川北低風(fēng)速地區(qū)山地風(fēng)電發(fā)展初探

黃柏涵

川北低風(fēng)速地區(qū)山地風(fēng)電發(fā)展初探

黃柏涵

風(fēng)電作為新能源在中國“三北”和沿海地區(qū)已經(jīng)得到大規(guī)模發(fā)展，而在南方卻處于起步階段。本文通過川北風(fēng)電調(diào)研，從設(shè)備技術(shù)進(jìn)步、開發(fā)方式創(chuàng)新、電源結(jié)構(gòu)互劑、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)完善、調(diào)度集中控制、配套政策支持等方面分析了廣元風(fēng)電開發(fā)的優(yōu)劣勢(shì)及成功實(shí)踐，為川北及南方低風(fēng)速地區(qū)山地風(fēng)電發(fā)展提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

山地風(fēng)電 技術(shù)進(jìn)步 風(fēng)電開發(fā) 低風(fēng)速地區(qū) 川北

1 川北地區(qū)風(fēng)資源狀況

四川省風(fēng)能資源主要分布在川西高原和盆周山區(qū)，海拔高度1000m～3000m，具體地區(qū)包括三州地區(qū)、攀枝花，以及盆周山區(qū)的廣元、巴中、達(dá)州、綿陽、廣安、雅安等，在全省土地總面積48.5萬km2的土地面積上風(fēng)能儲(chǔ)量為8835萬kW。根據(jù)前期風(fēng)能普查和詳查成果，結(jié)合數(shù)值模擬的風(fēng)資源結(jié)果，可以判斷在川西高原山地區(qū)和盆地山區(qū)部分地區(qū)具有能夠滿足開發(fā)的風(fēng)能資源。其中，川西高原山地區(qū)的涼山州、甘孜州、阿壩州、攀枝花風(fēng)資源優(yōu)良，具備良好的可開發(fā)性；盆周山區(qū)的廣元、巴中、達(dá)州、綿陽、廣安、雅安等地區(qū)風(fēng)資源較為貧乏，局部滿足可開發(fā)條件。如廣元市整體屬于風(fēng)能資源貧乏區(qū)，但部分區(qū)域風(fēng)能資源可利用開發(fā)。沿嘉陵江流域由北向南，廣元利州區(qū)、朝天區(qū)、劍閣縣、昭化區(qū)風(fēng)資源可開發(fā)條件較好，旺蒼縣次之，蒼溪縣、青川縣再次之。

2 廣元風(fēng)電開發(fā)的優(yōu)劣勢(shì)

廣元市山地分布廣泛，地貌類型復(fù)雜，屬于風(fēng)資源總體貧乏、部分區(qū)域風(fēng)能資源可利用區(qū)，但具有送出就近、地質(zhì)條件好、交通便捷、政策優(yōu)惠等外部優(yōu)勢(shì)條件，隨著設(shè)備進(jìn)步，低風(fēng)速風(fēng)機(jī)的發(fā)展，相對(duì)于風(fēng)資源富濟(jì)地區(qū)，其風(fēng)電開發(fā)具有自己的特點(diǎn)。

2.1 廣元風(fēng)電開發(fā)的劣勢(shì)

同兄弟地區(qū)相比，廣元市的風(fēng)電開發(fā)存在風(fēng)資源先天不足的劣勢(shì)，地區(qū)風(fēng)資源差異顯著，表現(xiàn)為：

2.1.1 廣元市可開發(fā)風(fēng)能資源在130萬kW以上，其中利州區(qū)、朝天區(qū)裝機(jī)約70萬kW。而涼山州風(fēng)電理論蘊(yùn)藏量約1200萬kW，技術(shù)可開發(fā)量約1000萬kW，全州17個(gè)縣市均有具備開發(fā)價(jià)值的資源點(diǎn)。

2.1.2 廣元市區(qū)域80m高度年平均平速5m/s～6.5m/s，年平均風(fēng)功率密度在200W/m2左右，年利用小時(shí)數(shù)平均在1800h～2300h。而涼山州地區(qū)80m高度年平均風(fēng)速均在6m/s～10m/s，年平均風(fēng)功率密度均超過200W/m2，年利用小時(shí)數(shù)最高可達(dá)4000h以上，有非常高的開發(fā)價(jià)值。

2.2 廣元風(fēng)電開發(fā)的優(yōu)勢(shì)

風(fēng)資源狀況的明顯差異對(duì)廣元風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)帶來一些不利影響，但廣元地區(qū)完備的配套電網(wǎng)架構(gòu)、風(fēng)水互補(bǔ)的能源結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的投資環(huán)境是其他地區(qū)不具備的優(yōu)勢(shì)。隨著低風(fēng)速山地風(fēng)電機(jī)組制造技術(shù)的發(fā)展，廣元地區(qū)的風(fēng)資源開發(fā)利用價(jià)值也逐步得以實(shí)現(xiàn)。

2.2.1 低風(fēng)速風(fēng)機(jī)使廣元風(fēng)資源開發(fā)成為可能。2012年芳地坪風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目使用了東汽FD89型號(hào)風(fēng)電機(jī)型作為項(xiàng)目主機(jī)，機(jī)組葉片直徑89m，單機(jī)容量1500kW；2016年開工建設(shè)的望江坪、涼水泉風(fēng)電場(chǎng)主機(jī)機(jī)型葉片直徑116kW，單機(jī)容量2000kW。這些風(fēng)電項(xiàng)目使用的低風(fēng)速山地風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其長葉片增大了掃風(fēng)面積，大容量提升了發(fā)電效率，整體風(fēng)力轉(zhuǎn)化提升20%以上，使川北風(fēng)資源開發(fā)變成為現(xiàn)實(shí)。根據(jù)東汽最新研發(fā)成果，2017年上半年將推出直徑127m長葉片、2000kW容量的低風(fēng)速山地風(fēng)電機(jī)型，該機(jī)型適合于廣元、綿陽等資源匱乏、低風(fēng)速地區(qū)。同時(shí)，金風(fēng)、遠(yuǎn)景、華創(chuàng)等風(fēng)機(jī)廠家也在不斷的研發(fā)低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)機(jī)。

2.2.2 廣元地區(qū)電網(wǎng)構(gòu)架完備，山地風(fēng)電接入消納便捷。廣元電網(wǎng)是四川西北電網(wǎng)的一部分，也是四川電網(wǎng)與西北電網(wǎng)相聯(lián)系的一個(gè)通道，南面通過4條220kV線、2條110kV線路與綿陽電網(wǎng)相聯(lián)，北面通過2條220kV線路與外界相聯(lián)(1條與西北電網(wǎng)相聯(lián)系，1條為阿壩州九寨溝地區(qū)的電源送出通道)。截至2015年底，廣元電業(yè)局經(jīng)營區(qū)域擁有35kV及以上變電站77座，主變122臺(tái)，變電容量3573.5MVA，線路175條，長度3377.365km?！笆濉逼谀?，廣元220kV電網(wǎng)以廣元500kV變電站為主供電源，圍繞整個(gè)廣元市負(fù)荷中心主要形成了2個(gè)220kV環(huán)網(wǎng)，即：圍繞青川與朝天——雪峰——洪江——蒼溪——廣元500kV變電站的220kV不完全雙環(huán)網(wǎng)，圍繞赤化與廣元500kV站——袁家壩——寶珠寺的220kV不完全雙環(huán)網(wǎng)。每一個(gè)110kV變電站均由兩個(gè)以上電源供電，在110kV系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)⒇?fù)荷在兩個(gè)220kV變電站和110kV環(huán)網(wǎng)中互相轉(zhuǎn)供，供電可靠性大大提高。廣元市穩(wěn)定的電網(wǎng)架構(gòu)，遍布全市各個(gè)區(qū)縣的接入站點(diǎn)，強(qiáng)大的本地消納及外輸通道是三州無法比擬的優(yōu)勢(shì)所在，單個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目較火電、水電項(xiàng)目小，方便就近接入，對(duì)電網(wǎng)的沖擊不大。廣元現(xiàn)有已核準(zhǔn)擬開工的33.6萬kW項(xiàng)目接入均完全能夠就近消納，電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，外送通道暢通。隨著電網(wǎng)在未來不斷完善調(diào)整架構(gòu)，能夠滿足風(fēng)電開發(fā)區(qū)域規(guī)模性風(fēng)電場(chǎng)分散接入需求。

2.2.3 當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)水風(fēng)互濟(jì)，風(fēng)電消納能力及潛力巨大。廣元電網(wǎng)的電源以水電為主，隨著白龍江梯級(jí)電站的全部投產(chǎn)送入和嘉陵江梯級(jí)電站陸續(xù)發(fā)電，豐期略有盈余，枯期均需要從主網(wǎng)輸入電力，目前已具有寶珠寺、亭子口兩座水庫年調(diào)節(jié)大型電站，“十二五”期間新增裝機(jī)容量137.4萬kW，2015年末廣元電網(wǎng)電源總裝機(jī)容量達(dá)到226.95萬kW，其中97%為水電裝機(jī)，“十三五”將規(guī)劃建設(shè)罐子壩年調(diào)節(jié)水庫電站。2015年豐水期電力盈余為7.7萬kW，枯期電力缺額為74萬kW。至2020年，隨著廣元地區(qū)的負(fù)荷增長，廣元電網(wǎng)豐水期電力缺額66.29萬kW，枯水期電力缺額124萬kW，消納當(dāng)?shù)仫L(fēng)電能力及潛力巨大。廣元風(fēng)電項(xiàng)目的開發(fā)有利于能源結(jié)構(gòu)的多元化和能源季節(jié)性互補(bǔ)。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，廣元地區(qū)普遍3月～5月、9月～11月風(fēng)速較大，日內(nèi)夜間(19點(diǎn)至次日8點(diǎn))時(shí)段風(fēng)速和風(fēng)功率密度較大。對(duì)以水電為主的電網(wǎng)，平枯水期和平水時(shí)段的電量，正是電力系統(tǒng)極為需要的。

2.2.4 通過集中調(diào)度提升管理，降低運(yùn)行成本，提升風(fēng)場(chǎng)效率。隨著廣元風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模發(fā)展，建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)集中控制中心，以生產(chǎn)調(diào)度信息為平臺(tái)、以集中監(jiān)控為手段、以優(yōu)化調(diào)度為目的，實(shí)現(xiàn)同一業(yè)主所有風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的集約化管理，可增強(qiáng)核心競爭力和管控力。最大程度降低運(yùn)維成本，以目前廣元3萬kW裝機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)為例，風(fēng)電場(chǎng)配備運(yùn)行人員15人，10個(gè)風(fēng)電場(chǎng)需配備運(yùn)維人員150人，而集控中心建成以后，運(yùn)維人員約72人左右，人員縮減在50%左右，裝機(jī)越大，人員縮減越多，運(yùn)維成本相應(yīng)越低。

2.2.5 廣元市有效利用“政府的手”引導(dǎo)山地風(fēng)電發(fā)展。在風(fēng)電開發(fā)中同新農(nóng)村建設(shè)及精準(zhǔn)扶貧相結(jié)合，達(dá)到既服務(wù)三農(nóng)，又降低川北風(fēng)電成本，增強(qiáng)了風(fēng)電開發(fā)競爭力，促進(jìn)了良性發(fā)展。在項(xiàng)目的建設(shè)過程中，廣元地方政府發(fā)揮著主導(dǎo)、引導(dǎo)、推動(dòng)和促進(jìn)作用，形成了一套川北地區(qū)特有的項(xiàng)目開發(fā)機(jī)制——“五個(gè)結(jié)合”，即項(xiàng)目建設(shè)與林區(qū)管護(hù)建設(shè)相結(jié)合、與通鄉(xiāng)通村道路建設(shè)相結(jié)合、與新農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合、與精準(zhǔn)扶貧建設(shè)相結(jié)合、與旅游環(huán)線建設(shè)相結(jié)合，引導(dǎo)政策資金與風(fēng)電開發(fā)進(jìn)行必要的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)雙贏，使得具備了經(jīng)濟(jì)可開發(fā)性。同時(shí)與林區(qū)管護(hù)建設(shè)相結(jié)合，有效地提升了地方林區(qū)管護(hù)效率，減少項(xiàng)目林地占用面積；與通鄉(xiāng)通村道路、新農(nóng)村建設(shè)以及精準(zhǔn)扶貧相結(jié)合有效地減少政府與企業(yè)重復(fù)投入，改善偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村道路條件，加快新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)度，進(jìn)而改善民眾生活質(zhì)量，加快地區(qū)集約化進(jìn)程，加速貧困地區(qū)全面脫貧致富?！拔鍌€(gè)結(jié)合”機(jī)制的形成，有效提升了項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)進(jìn)度，降低投資，用政府的“手”彌補(bǔ)了川北風(fēng)資源相對(duì)較差的“先天不足”，同時(shí)也給當(dāng)?shù)匕傩蘸驼畮砹顺愂找酝獾母鄬?shí)惠。

3 川北山地風(fēng)電成功實(shí)踐和發(fā)展前景

3.1 成功實(shí)踐——芳地坪風(fēng)電廠

中國大唐芳地坪風(fēng)電廠是川北地區(qū)第一個(gè)風(fēng)電廠，于2014年12月14日正式投產(chǎn)發(fā)電，項(xiàng)目總投資2.5億元，2015年運(yùn)行穩(wěn)定，上網(wǎng)結(jié)算電量約4800萬kW.h，銷售收入約2500萬元，實(shí)現(xiàn)盈利134萬元，實(shí)現(xiàn)了投產(chǎn)當(dāng)年即穩(wěn)定、即盈利。2016年以來，項(xiàng)目運(yùn)行安全、穩(wěn)定，上半年實(shí)現(xiàn)發(fā)電943h，全年可望將達(dá)到1800h。隨著低風(fēng)速風(fēng)機(jī)的發(fā)展，后期風(fēng)場(chǎng)均將達(dá)到2000h以上。實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示，在國家電價(jià)的補(bǔ)貼以及地方政策的補(bǔ)充下，廣元風(fēng)電的開發(fā)是可行的。

3.2 發(fā)展前景

通過集約開發(fā)實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，建設(shè)川北100萬風(fēng)電基地，實(shí)現(xiàn)次風(fēng)資源地區(qū)山地風(fēng)電大發(fā)展。川北地區(qū)風(fēng)資源條件先天不足，但通過規(guī)?；_發(fā)、集約性經(jīng)營降低成本，加上當(dāng)?shù)卣畠?yōu)惠政策的補(bǔ)充平衡，使川北風(fēng)電項(xiàng)目具備可開發(fā)性。通過集約開發(fā)形成規(guī)模效應(yīng)，集中控制調(diào)度有效降低成本，提升競爭力，提高效益。廣元市風(fēng)能開發(fā)的初期實(shí)踐成功后，廣元已經(jīng)規(guī)劃并開工建設(shè)了一批風(fēng)電項(xiàng)目，根據(jù)現(xiàn)有測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)論證，已建設(shè)和規(guī)劃的風(fēng)電項(xiàng)目達(dá)100萬kW。廣元市正積極推進(jìn)100萬kW風(fēng)場(chǎng)戰(zhàn)略，為實(shí)現(xiàn)次風(fēng)資源地區(qū)山地風(fēng)電大發(fā)展和建設(shè)川北山地風(fēng)電基地打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

隨著科技進(jìn)步，低風(fēng)速風(fēng)機(jī)開發(fā)日益成熟，提升了市場(chǎng)競爭力，一些現(xiàn)在處于二、三類的風(fēng)資源將能夠得到開發(fā)，廣元風(fēng)電開發(fā)的初期實(shí)踐，從設(shè)備技術(shù)進(jìn)步、開發(fā)方式創(chuàng)新、電源結(jié)構(gòu)互補(bǔ)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)完善、調(diào)度集中控制、配套政策支持等方面，為川北100萬kW風(fēng)電基地的建設(shè)提供了成功的經(jīng)驗(yàn)和范本，必將在后期風(fēng)電開發(fā)中發(fā)揮重要作用。同時(shí)也為南方次風(fēng)地區(qū)發(fā)展山地風(fēng)電提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

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