中國儲能網(wǎng)訊：——訪《低風速風力發(fā)電機組選型導則》參編單位技術負責人、中車株洲所風電總工高首聰
低風速風電成為“十三五”風電開發(fā)的主要方向之一。日前發(fā)布的《低風速風力發(fā)電機組選型導則》將如何為低風速開發(fā)保駕護航，促進低風速風電規(guī)范有序科學理性推進？記者采訪了該標準的主要編制單位之一——中車株洲所風電的總工程師高首聰。
標準缺失隱患多
中國能源報：《低風速風力發(fā)電機組選型導則》將于8月1日起實施，之前我們在低風速機組選型方面有沒有規(guī)范？出臺此標準有何必要性？
高首聰：在該《導則》制定之前，沒有適用于低風速機組選型的專用規(guī)范，而是沿用國際的IEC61400-1、GL-2005和我國GB/T 18451.1來指導進行風電機組的設計。
我國對低風速一直沒有明確的指導性的定義，行業(yè)內(nèi)對低風速理解有差異，因此主機廠對于專為低風速風區(qū)所設計的風電機組選取設計條件各異，由此進行設計可能存在項目經(jīng)濟性匹配問題、機組安全性和可靠性問題、運輸和維護問題等，造成設計制造成本高，不利于風場度電成本降低等問題。
本《導則》的出臺，將指導、規(guī)范低風速風力發(fā)電機組設計和選型工作，確保風電機組設計、安裝、維護和運行中的安全性，提高各部件及子系統(tǒng)運行的可靠性，統(tǒng)一低風速風電機組等級分類和選型考慮因素，有利于促進低風速風電科學健康發(fā)展。
中國能源報：整體而言，目前低風速風機選型方面存在哪些問題？對于低風速風電場開發(fā)產(chǎn)生了什么影響？
高首聰：隨著風電消納問題日益突出，近年來我國風電開發(fā)熱點逐步轉(zhuǎn)向消納較好的低風速風電場，開發(fā)利用此類風能資源成為目前我國風電發(fā)展的重點方向之一。但由于低風速風電場大部分位于地形多樣、風況復雜的山地丘陵地區(qū)，如何選擇適合此類地區(qū)風電場的風電機組是一個值得深思的問題，由于目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的標準和規(guī)范，機組選型存在以下問題：
第一，項目經(jīng)濟性匹配問題。如何保障風電場開發(fā)整體經(jīng)濟效益最優(yōu)是風電場開發(fā)的關鍵，由于低風速風電場風速和風功率密度較低，提高風能可利用率和降低開發(fā)成本是各開發(fā)商追逐的目標。從機組選型方面，將會采用葉片更長的機組獲取更多的發(fā)電量，勢必帶來相應成本的增加。另外，由于地形復雜，運輸成本、道路修建成本、吊裝成本也將相應增加，導致風電場開發(fā)成本大幅增加，如何保證項目盈利是目前低風速風電場開發(fā)面臨的重大問題。
第二，機組安全性和可靠性問題。低風速風電場風況復雜多樣，尤其此類地區(qū)湍流強度、入流角、風切變等風況參數(shù)具有特殊性，對機組安全性和可靠性具有重要影響，目前國內(nèi)無相應的指導標準規(guī)范，會給項目機組選型帶來了一定的困擾。
第三，運輸和維護問題。低風速風電場地形的復雜性、氣候環(huán)境的多樣性，對風電機組運輸和維護提出了更多的要求，此前尚無指導規(guī)范，因此開發(fā)人員進行機組選型存在諸多不確定性。
這些問題會導致低風速風電場開發(fā)成本增高，投資回收期延長，安全可靠性風險增加，運維難度加大。
著力解決機組規(guī)范化
中國能源報：《低風速風力發(fā)電機組選型導則》對以往的選型理念有何重大突破？
高首聰：低風速型風電機組的特有技術并非僅僅是加長葉片那么簡單，還需要注意解決多方面問題，比如由于葉片加長帶來的動力學問題；由于低風速所帶來的運輸、輪轂高度、塔架高度等問題。如何對其進行規(guī)定，以確保低風速型風電機組的發(fā)展規(guī)范化是目前風電行業(yè)尤為關注的問題。
另外，該《導則》在對低風速型風電機組進行規(guī)范化的同時，還重點關注對低風速風電機組定義的明確。為確保低風速風電機組具有開發(fā)經(jīng)濟意義，深入分析低風速風電機組性能，并規(guī)范化低風速風電機組的性能要求。
中國能源報：請介紹一下《低風速風力發(fā)電機組選型導則》的主要亮點？其主要選型原則有哪些？
高首聰：第一，以風功率密度大小為標準，對低風速風電機組設計參數(shù)進行了分類分級定義；第二，為確保低風速風電場的開發(fā)經(jīng)濟效益，從發(fā)電量角度，對低風速風電機組的發(fā)電性能提出了具體要求；第三，針對低風速風場的環(huán)境特點，對機組載荷、結(jié)構(gòu)安全、控制方面增加了新的要求。
總體來看，這些技術項點均是從業(yè)主角度出發(fā)，對機組選型相關的重要參數(shù)如安全等級、結(jié)構(gòu)安全、發(fā)電性能、控制與安全、運行與維護等進行了技術指標的定義與量化。
引導制造商技術發(fā)展方向
中國能源報：相比于“三北”地區(qū)傳統(tǒng)風電開發(fā)，低風速風電開發(fā)對機組選型提出哪些特殊要求？有哪些禁忌？
高首聰：本《導則》明確了低風速風電開發(fā)過程中必須考慮的因素。例如，低風速風電開發(fā)過程中，務必關注機位布置這一重要因素，避免機位點的湍流強度過大，對發(fā)電量、機組安全性造成較大影響。再如，要考慮機組與附近居民的距離，避免風電開發(fā)對當?shù)鼐用裆顜磔^大影響。
中國能源報：《低風速風力發(fā)電機組選型導則》主要是針對風電場機組選型，那么，對整機商設計和制造低風速風機是否也會有聯(lián)動影響？
高首聰：一個成熟的行業(yè)應該有它的通用標準或準則。雖然風電行業(yè)在中國已發(fā)展多年，但是針對低風速市場，整機廠商應該考慮哪些因素，一直以來并沒有通用的標準。這種情況對于整個風電行業(yè)的發(fā)展來說，雖然看似百花齊放，但是可能埋下隱患。隨著該《導則》的出臺，國內(nèi)眾多廠商在低風速機組的設計之初就有了明確的依據(jù)?！秾t》明確了低風速機組應該考慮哪些項點，對國內(nèi)整機廠商的設計、生產(chǎn)有明確的指導意義。
首先，低風速風場建設傾向于定制化風機。低風速區(qū)域環(huán)境千差萬別，風資源分布相當分散，不同區(qū)域?qū)︼L電機組也會有特殊要求，《導則》規(guī)定：將低風速風力發(fā)電機組等級根據(jù)年平均風速可分為D-I 、D-II、D-III、D-S四級，每個等級根據(jù)湍流強度可分為A、B、C三類。便于風場建設根據(jù)當?shù)厍闆r定制化風機參數(shù)，但風機定制化無疑會增加風場建設成本，所以需要整機廠商在做出更多的創(chuàng)新性設計，既要滿足風場風機定制化又要滿足產(chǎn)業(yè)化降本的需求。
其次，高塔架技術將倍受業(yè)內(nèi)關注?！秾t》指出，塔架高度應根據(jù)風電場的風切變和地形條件，通過技術經(jīng)濟比較確定。近年來風電行業(yè)發(fā)展的趨勢非常明顯，即大容量、長葉片、高塔筒，隨著低風速區(qū)域的持續(xù)開發(fā)，其配套的相關技術越發(fā)成熟，就目前來看，增加風機的風輪直徑的空間已經(jīng)不大，而增加風機塔筒高度，是低風速區(qū)提升發(fā)電量的一種直接且有效的手段。
最后，精細化風資源評估的云計算平臺建設成為必須。南方風場風資源開發(fā)難度大，地形復雜，風況多變，好資源難尋?！秾t》規(guī)定：切入風速不宜高于3.0米/秒、額定風速不宜高于10米/秒、切出風速宜高于18米/秒。因此對于低風速風場來說，發(fā)電量與風資源好壞密切相關。由此可見，整機廠商不能僅僅專注于整機生產(chǎn)，還要能為客戶提供整體解決方案，如前期測風、微觀選址、機位選擇等在保證風電場后期收益中扮演的角色越來越重要。風資源評估技術的好壞，將直接對風電場機組選型、發(fā)電量計算、機組穩(wěn)定運行和維護帶來系統(tǒng)性風險，也將決定風電場工程投資成功與否。
評論
風電標準更需本土化
《低風速風力發(fā)電機組選型導則》、《海上風電場工程規(guī)劃報告編制規(guī)程》兩項風電行業(yè)標準日前獲得批準，將于今年8月1日起實施。在“三北”地區(qū)棄風限電暫時無法根治的狀況下，中東部和南方地區(qū)的低風速風電和海上風電無疑將是“十三五”時期我國風電開發(fā)的主戰(zhàn)場。低風速和海上風電規(guī)?；_發(fā)爆發(fā)前夜，兩項標準的出臺可謂生逢其時。
標準是行業(yè)發(fā)展的助推器。行業(yè)要發(fā)展，標準須先行已是業(yè)內(nèi)共識?；厮蒿L電的發(fā)展史，我們曾在這方面走過彎路，吃過苦頭。在我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的早期，由于風機制造的標準缺失，導致風機制造門檻低、風機制造廠商雜、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，大大影響了中國風電制造的整體美譽度和競爭力。
不具備低電壓穿越能力導致風機大規(guī)模脫網(wǎng)事故則是一個鮮活的例證。
2011年正是“三北”陸上風電建設如火如荼之時，在這一年卻發(fā)生多起大規(guī)模風機脫網(wǎng)事故，原因在于風電機組不具備低電壓穿越能力。當時，對責任的歸屬曾引起廣泛爭議，處于輿論漩渦的風電制造商、風電開發(fā)商和電網(wǎng)公司“公有公有理、婆說婆有理”，爭執(zhí)不下。事后看來，把責任完全歸咎于任何一方都不公允。追本溯源，其根源在于行業(yè)缺失相關的標準以及部分標準執(zhí)行不到位。
沒有規(guī)矩不成方圓。慘痛的教訓再次警示行業(yè)，風電的健康發(fā)展，離不開完善的標準體系以及嚴格的執(zhí)行力。
截至2016年底，我國風電累計并網(wǎng)裝機容量已達1.49億千瓦，占全部發(fā)電裝機容量的9%，中國已連續(xù)多年位居第一風電大國。從“大”到“強”，從追求速度到兼顧速度與質(zhì)量，風電發(fā)展的新思路逐漸清晰。在這一新思路引領下，風電行業(yè)標準的制定和完善也處于加速度，中國的風電標準體系逐漸建立起來。
但我們必須看到，和火電、水電等傳統(tǒng)能源行業(yè)相比，作為新興產(chǎn)業(yè)的風電， 其標準的制定仍處于不斷完善的過程中，需要做好宏觀規(guī)劃的同時，進一步的細化與擴展。實踐永遠比理論更豐富。標準的制定也不可能一勞永逸。這就需要針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢、新特點，及時地對標準進行修訂和補充。
標準的制定和完善不僅關乎我國風電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，同時也是成為風電強國的應有之義。所謂“強”，不僅體現(xiàn)在中國風電企業(yè)和行業(yè)在制造能力、市場份額、增長速度上居于前列，更體現(xiàn)在標準制定和執(zhí)行上領跑世界。
標準之爭實質(zhì)上是產(chǎn)業(yè)的國際話語權之爭。風電大規(guī)模商業(yè)化應用起源于歐洲，長期以來，國際通用的風電標準大多是基于丹麥、 德國等歐美發(fā)達國家的風資源條件和經(jīng)驗建立起來，我國由于缺乏足夠的基礎研究和實踐經(jīng)驗，起步階段往往通過借鑒或轉(zhuǎn)化國外標準而來，這直接導致某些標準并不適合中國的風資源及地理條件。
伴隨近年來中國風電產(chǎn)業(yè)的壯大，中國風電行業(yè)不僅有能力，而且有強烈的內(nèi)生需求，實現(xiàn)標準的本土化。
低風速是我國獨創(chuàng)的概念，低風速風電開發(fā)在國際上沒有先例可循。這一現(xiàn)狀決定了《低風速風力發(fā)電機組選型導則》從一“出生”，就具有強烈的本土化色彩，也為今后風電標準的本土化提供了更多可供借鑒的經(jīng)驗。
當然，我們強調(diào)風電標準本土化的同時，也并非無視現(xiàn)有的國際標準體系。只有既立足中國資源和市場現(xiàn)狀，又與國際標準體系接軌，才能更好地引導技術進步、提升產(chǎn)品質(zhì)量、促進產(chǎn)業(yè)升級、贏得國際話語權。
