低風(fēng)速風(fēng)電吹出高效益了嗎——全國首座整場大規(guī)模采用高塔的平原風(fēng)電場調(diào)查

隨著《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》將低風(fēng)速分散式風(fēng)電開發(fā)作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，平原地區(qū)低風(fēng)速風(fēng)電場建設(shè)逐步提速。由于低風(fēng)速風(fēng)電發(fā)展空間巨大，業(yè)內(nèi)甚至將其稱為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)下一片“希望的田野”。未來，平原地區(qū)低風(fēng)速風(fēng)電能否再次打開風(fēng)電產(chǎn)業(yè)增長空間？低風(fēng)速風(fēng)電能否實現(xiàn)平價上網(wǎng)？產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在哪些瓶頸？為了回答這些問題，經(jīng)濟(jì)日報記者近日對全國首座整場大規(guī)模采用高塔的平原風(fēng)電場——湯陰風(fēng)電場進(jìn)行了采訪調(diào)研。

2.17億千瓦、2.16億千瓦，這分別是今年上半年全國風(fēng)電和光伏發(fā)電的累計裝機(jī)量。5年前，這一數(shù)據(jù)分別是1.29億千瓦和4318萬千瓦。隨著裝機(jī)增速連年放緩，原本具有先發(fā)優(yōu)勢的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正面臨被光伏產(chǎn)業(yè)反超的局面。好在隨著風(fēng)電技術(shù)不斷進(jìn)步，平原低風(fēng)速風(fēng)電場迎來快速發(fā)展，逐步打開了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來的成長空間。

風(fēng)電開發(fā)向平原地區(qū)轉(zhuǎn)移

驅(qū)車從河南省鶴壁市向北出城，駛上京港澳高速不久，三五成群的高大風(fēng)機(jī)便映入眼簾，在豫東平原上格外顯眼。由于風(fēng)速較低，我國中東南部的風(fēng)電場通常修建在風(fēng)速更高的大山上，像這樣在人口稠密的中東南部平原上修建風(fēng)電場并不多見。

作為全國最具代表性的平原低風(fēng)速風(fēng)電場，由中國華能集團(tuán)有限公司投資建設(shè)的河南安陽湯陰風(fēng)電場讓人們看到了低風(fēng)速風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的市場潛力。該風(fēng)電場一期工程安裝有69臺遠(yuǎn)景120米高全鋼塔筒、2.X平臺智能風(fēng)機(jī)，裝機(jī)容量15.18萬千瓦，2017年9月投資建設(shè)，2018年12月并網(wǎng)，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

“一般情況下，平均風(fēng)速達(dá)到每秒6米以上才具有風(fēng)電開發(fā)的技術(shù)條件，因此在七八年前，我們認(rèn)為河南并不具備開發(fā)風(fēng)電的條件?！敝袊稍偕茉磳W(xué)會風(fēng)能專委會秘書長秦海巖起初并不看好平原低風(fēng)速風(fēng)電發(fā)展。

秦海巖的顧慮有其原因。此前，我國風(fēng)電建設(shè)主要集中在高風(fēng)速的“三北”地區(qū)(西北、華北和東北)和中東南部山地，這些地區(qū)的風(fēng)資源都明顯好于平原地區(qū)，且這些區(qū)域往往地廣人稀，建設(shè)環(huán)境良好。

近年來，隨著風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步，平原低風(fēng)速風(fēng)電場迎來快速發(fā)展。10多年前，在每年風(fēng)電新增裝機(jī)中，中東南部只占20%，其余大部分是在“三北”地區(qū)；但近三五年來，中東南部地區(qū)占比已經(jīng)達(dá)到了60%至70%，風(fēng)電項目建設(shè)總體開始向中東南部轉(zhuǎn)移。

談及轉(zhuǎn)移原因，秦海巖認(rèn)為，一是“三北”地區(qū)電源建設(shè)比較多，而當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷有限，產(chǎn)生了一些棄風(fēng)限電問題；二是中東南部是我國電力消費中心，有利于風(fēng)電消納。“以前風(fēng)機(jī)技術(shù)不具備經(jīng)濟(jì)性，但是近幾年隨著風(fēng)機(jī)控制策略和智能化水平提升，塔筒增高、葉輪直徑增大、單位千瓦掃風(fēng)面積增加，以及制造成本降低、效率增加，平原地區(qū)、低風(fēng)速地區(qū)也具備了開發(fā)條件?！鼻睾r說。

在人口密集地區(qū)大規(guī)模開發(fā)分散式風(fēng)電其實早有先例。德國跟我國中東南部地區(qū)情況比較類似，其風(fēng)電開發(fā)以小規(guī)模分散式風(fēng)電為主，并沒有大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電基地，德國98%的風(fēng)電場風(fēng)機(jī)數(shù)量不超過5臺。但在這種模式下，德國風(fēng)電裝機(jī)仍然高達(dá)6000萬千瓦，單位國土面積裝機(jī)量達(dá)每平方公里175千瓦，反觀我國中東南部裝機(jī)密度高的地方也僅為每平方公里20千瓦。

中國工程院院士、原中國工程院副院長杜祥琬表示，近年來，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在認(rèn)識上發(fā)生了轉(zhuǎn)變，原來認(rèn)為按照中國的能源資源稟賦，只能靠西電東送發(fā)展，現(xiàn)在則認(rèn)為，只要中東南部充分利用好風(fēng)光資源，完全可以實現(xiàn)能源自給。

“中東南部風(fēng)資源理論上是沒有‘天花板’的?！鼻睾r說，對風(fēng)資源的調(diào)查評估顯示，在中東南部地區(qū)，地面風(fēng)速定到每秒6米以上可以實現(xiàn)2億千瓦裝機(jī)量；地面風(fēng)速定到每秒5.5米以上保守估計可具備10億千瓦的開發(fā)潛力。

事實上，自國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)分散式接入風(fēng)電項目建設(shè)有關(guān)要求的通知》以來，經(jīng)過政策催化與技術(shù)積累，我國分散式風(fēng)電已呈現(xiàn)加快發(fā)展特點。去年，黑龍江、內(nèi)蒙古、廣西、河南、安徽、青海等省份新增分散式風(fēng)電核準(zhǔn)容量1120萬千瓦，超過集中式風(fēng)電。其中，2019年新增并網(wǎng)容量73萬千瓦，主要分布在黑龍江、河南、內(nèi)蒙古和遼寧等地。

技術(shù)進(jìn)步推動平價上網(wǎng)

行走在湯陰風(fēng)電場，可以很清晰地發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的特別之處——塔筒更高，葉片更長。對于這樣特殊機(jī)型的選擇，華能集團(tuán)河南分公司總經(jīng)理助理廖毛雄表示，在風(fēng)速條件方面，河南平原地區(qū)的要求比“三北”地區(qū)要低，且風(fēng)切變較高(高空風(fēng)速更大)。為了捕獲較高風(fēng)能，需要選擇更高塔筒、更大葉輪直徑即單位掃風(fēng)面積更大的風(fēng)機(jī)。

記者了解到，湯陰風(fēng)電場項目設(shè)計年平均風(fēng)速低至5.62米/秒，采用遠(yuǎn)景2.X平臺120米高度全鋼塔筒低風(fēng)速智能風(fēng)機(jī)，該機(jī)型可最大程度地發(fā)掘和利用河南平原地區(qū)高切變風(fēng)資源優(yōu)勢。

隨著風(fēng)電技術(shù)快速進(jìn)步，資源優(yōu)良、建設(shè)成本低、投資和市場條件好的地區(qū)，已初步具備與燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價平價的條件。今年是我國陸上風(fēng)電國家提供補(bǔ)貼的最后一年，為提高風(fēng)電市場競爭力，去年5月我國公布了2019年第一批風(fēng)電平價上網(wǎng)項目。今年以后，中國陸上風(fēng)電將主要以無補(bǔ)貼平價上網(wǎng)形式發(fā)展。

未來，能否提高經(jīng)濟(jì)性，實現(xiàn)平價上網(wǎng)，是平原低風(fēng)速風(fēng)電能否大規(guī)模推廣的關(guān)鍵。據(jù)遠(yuǎn)景能源有限公司高級副總裁田慶軍介紹，湯陰風(fēng)電場建成已有兩三年，屬于我國比較早期的平原風(fēng)電場，采用的是第一代平原風(fēng)機(jī)，特點是“雙120”，即120米的塔筒高度加上121米的葉輪直徑，這種技術(shù)特點在當(dāng)時還無法實現(xiàn)平價上網(wǎng)，基本是在原有國家補(bǔ)貼的基礎(chǔ)上實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值。

不過，按照當(dāng)前的技術(shù)能力，實現(xiàn)平價上網(wǎng)已不是難題。遠(yuǎn)景能源根據(jù)平原地區(qū)風(fēng)資源高切變特點，把塔筒的高度從以前的80米、90米抬升到了120米、140米甚至150米。風(fēng)機(jī)葉輪直徑也不斷加大，用于增強(qiáng)風(fēng)機(jī)掃風(fēng)面積，獲取風(fēng)資源的可開發(fā)性。

田慶軍說，遠(yuǎn)景能源去年推出的第二代平原風(fēng)機(jī)是“雙140”，140米高的塔筒搭配141米葉輪直徑，基本實現(xiàn)了準(zhǔn)平價。今年推出的第三代平原風(fēng)機(jī)是“雙150”，150米高的塔筒加上156米葉輪直徑，在平原地區(qū)可以有效地把風(fēng)資源大幅度提升，從而實現(xiàn)平價上網(wǎng)。

以第三代平原風(fēng)機(jī)為例，如果搭建3兆瓦150米塔筒156米葉輪直徑的風(fēng)機(jī)，年發(fā)電利用小時數(shù)可以在現(xiàn)有2.2兆瓦121米高塔筒風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上提升800個小時，達(dá)到3000小時以上。在單位造價7500元/千瓦情況下，可以將全生命周期千瓦時電成本降到0.3元/千瓦時，對比河南0.3779元/千瓦時的標(biāo)桿上網(wǎng)電價，意味著一臺3.0兆瓦的風(fēng)機(jī)，平價上網(wǎng)以后每年純利仍然可以接近150萬元，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

“隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，新材料、新控制算法應(yīng)用會讓未來的風(fēng)機(jī)更加高效、發(fā)電量更高?！碧飸c軍表示，以現(xiàn)有技術(shù)而言，在未來一兩年內(nèi)，中國幾乎所有的中東南部省份都可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)，其中500多個縣是平原縣域，初步估算平價上網(wǎng)后可供開發(fā)的平原項目有1億千瓦以上。

廖毛雄認(rèn)為，由于中東南部地區(qū)人口稠密，未來制約風(fēng)電發(fā)展的主要因素是環(huán)境制約，而不是技術(shù)與經(jīng)濟(jì)因素。此外，地方政府能否批準(zhǔn)建設(shè)更多風(fēng)電項目，對風(fēng)電行業(yè)而言是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

風(fēng)電場成了網(wǎng)紅打卡地

“剛開始以為這個項目會對生活造成不良影響，沒想到卻成了風(fēng)景區(qū)?！闭勂鹱约议T口的風(fēng)電場，河南省安陽市湯陰縣宜溝鎮(zhèn)香寺村村民張樹亮對家門口的風(fēng)電項目豎起了大拇指。如今，湯陰風(fēng)電場已經(jīng)與周邊環(huán)境融為一體，與自然和諧共生。

記者發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)機(jī)塔筒設(shè)計上，該項目改變了傳統(tǒng)白色烤漆設(shè)計，取而代之的是創(chuàng)意涂裝。圖案選用了湯陰精忠報國、甲骨文等文化元素和太行山水畫面，宣傳的是地方文化和人文景觀，這在全國尚屬首創(chuàng)，也讓風(fēng)機(jī)成了文化藝術(shù)品和網(wǎng)紅打卡地。

走進(jìn)風(fēng)電場升壓站，映入眼簾的不是簡陋的廠房，而是一座古色古香的建筑，建筑內(nèi)部獨具現(xiàn)代科技特色的控制中心將古今、科技、環(huán)境等元素相融合。在湯陰風(fēng)電場的上空也看不見傳統(tǒng)風(fēng)電場密布的桿線，場區(qū)內(nèi)7條集電線路全部以地埋電纜形式鋪設(shè)，不但保持了空間環(huán)境特色，也為政府后期規(guī)劃留足了空間。

“在人口密集的平原地區(qū)修建風(fēng)電場，最大的難題是與當(dāng)?shù)厝罕姾驼疁贤ā！绷蚊壅f，群眾覺得項目占用了土地，政府認(rèn)為影響了環(huán)境，因此在這些項目建設(shè)中，應(yīng)考慮如何做到協(xié)調(diào)發(fā)展，解決風(fēng)電項目與自然環(huán)境和諧發(fā)展。

平原低風(fēng)速風(fēng)電場普遍面臨土地資源緊缺的挑戰(zhàn)，如何合理規(guī)劃并使用有限的土地資源非常關(guān)鍵。田慶軍表示，在項目規(guī)劃階段，華能做了大量準(zhǔn)備工作，充分調(diào)查擬規(guī)劃區(qū)域的土地可利用性，隨著項目輸入資料的完整性和準(zhǔn)確性不斷提高，華能采用自主研發(fā)的格林威治云平臺，在給定的限制性因素下對可開發(fā)區(qū)域做精細(xì)化資源評估及收益復(fù)核，通過平臺智能尋優(yōu)最終產(chǎn)生最優(yōu)微觀選址方案，在少占用耕地的前提下實現(xiàn)項目效益最大化。

據(jù)了解，平原地區(qū)修建的風(fēng)電項目在土地復(fù)耕后，一個機(jī)位僅需占用100平方米空間，建設(shè)期還能幫助當(dāng)?shù)貙嵤┑缆酚不晟坡肪W(wǎng)建設(shè)。在景觀設(shè)計方面，風(fēng)機(jī)上可做的文章也不少。“風(fēng)機(jī)的大塔筒既可以彩繪，也可以做電子屏。隨著風(fēng)電行業(yè)發(fā)展，未來的項目創(chuàng)新一定會層出不窮?！碧飸c軍說。

此外，對于沒有資源優(yōu)勢和交通優(yōu)勢的貧困地區(qū)而言，發(fā)展風(fēng)電是拉動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實現(xiàn)脫貧致富的有效手段。秦海巖透露，一個行政村只需要拿出200平方米土地，安裝兩臺3兆瓦風(fēng)機(jī)，在平價上網(wǎng)前提下，一年可為村集體貢獻(xiàn)近300萬元凈利潤。

“所以說，風(fēng)電不僅能夠解決當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)調(diào)整的問題，貢獻(xiàn)清潔電力，帶動縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還能給當(dāng)?shù)貏?chuàng)造一個新的人文景觀，促進(jìn)旅游業(yè)發(fā)展，助力美麗鄉(xiāng)村建設(shè)?！鼻睾r表示，讓更多群眾接受風(fēng)電，這樣風(fēng)電的發(fā)展空間就打開了。

對于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)下一步規(guī)劃，水電水利規(guī)劃設(shè)計總院副院長易躍春表示，中東南部區(qū)域靠近電力負(fù)荷中心便于消納，是近期風(fēng)電開發(fā)重點區(qū)域之一，但受限于風(fēng)能資源與土地資源影響，今后將以協(xié)調(diào)風(fēng)電發(fā)展與生態(tài)保護(hù)、促進(jìn)低風(fēng)速利用為工作重點，不斷提升風(fēng)電在當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)中的比重。(記者 王軼辰)