中國儲能網(wǎng)訊：歲末之時，醞釀已久的《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》終于掀開蓋頭。與業(yè)內(nèi)人士之前的預計一致，中東部和南方地區(qū)的低風速分散式風電開發(fā)成為“十三五”時期產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重頭戲。
根據(jù)最新發(fā)布的《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，“十三五”期間，預計全國風電新增裝機容量8000萬千瓦以上，其中，中東部和南方地區(qū)陸上風電新增并網(wǎng)裝機容量將占到4200萬千瓦以上，而“十二五”時期的主力——“三北”地區(qū)陸上風電新增并網(wǎng)裝機容量則為3500萬千瓦左右。
“如果說，5年前安徽來安風電場的投運是我國低風速風電開發(fā)的試水和破冰，那么，‘十三五’時期，中東部和南方地區(qū)風電的規(guī)?；_發(fā)，則表明低風速時代的全面開啟?！庇袠I(yè)內(nèi)人士對記者表示。
在即將全面開啟的低風速時代，對于整機制造商而言，比拼的將是更高超的“馭風”技術：如何通過技術創(chuàng)新將之前不具備經(jīng)濟開發(fā)價值的低風速區(qū)域變得具有經(jīng)濟性；如何在精益化運維的背景和全生命周期的視角下，幫助業(yè)主節(jié)約每一分成本，提升每一度發(fā)電量。
低風速開發(fā)成重頭戲
在“三北”地區(qū)優(yōu)質(zhì)風資源區(qū)基本劃分完畢和持續(xù)棄風限電的背景下，進軍中東部和南方低風速區(qū)域已成為業(yè)內(nèi)共識。
《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，加快開發(fā)中東部和南方地區(qū)陸上風能資源，將中東部和南方地區(qū)作為為我國“十三五”期間風電持續(xù)規(guī)?；_發(fā)的重要增量市場。
與之形成鮮明對比的是，在剛剛過去的“十二五”時期，風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點是有序推進“三北”大型風電基地建設?！讹L電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》雖然提及“積極推動中東部及南方地區(qū)分散風能資源的開發(fā)利用，形成集中開發(fā)與分散發(fā)展并舉的格局，”但顯然，“十二五”時期風電裝機的增量主力仍是“三北”大基地。
中投顧問的行業(yè)分析人士對記者表示，隨著風電技術的進步，6米/秒以下的風資源也具有了開發(fā)的經(jīng)濟性，但是中東部和南方地區(qū)的地形復雜多樣，選址難度大，工程建設成本相對較高，運維成本也會相應增加。因此，要保證開發(fā)企業(yè)的內(nèi)部收益率，盡量縮短投資回收時間，勢必對低風速風電開發(fā)技術提出了更高要求。
“低風速風電技術的關鍵是提高風電機組低風速環(huán)境下的風能利用率，降低度電成本?！币晃伙L電開發(fā)商相關負責人告訴記者。
高塔筒技術提升發(fā)電量
今年11月，采用遠景120米高度全鋼柔性塔筒EN121-2.2MW超低風速智能風機分別在江蘇濱海和江蘇東臺實現(xiàn)批量并網(wǎng)運行。12月初，跨國巨頭維斯塔斯宣布在位于山東菏澤的李村鎮(zhèn)風電場將應用137米的高塔筒技術。
近來，單機容量越來越大、葉片越來越長、塔筒高度越來越高，已經(jīng)成為風電行業(yè)一大趨勢。而對于低風速風電開發(fā)而言，增加葉片長度和增高塔筒高度則是更充分利用風能資源，提升發(fā)電量的兩個重要手段。
業(yè)內(nèi)人士告訴記者，從風中獲得的能量與葉片掃風面積及風功率密度密切相關，加長葉片相當于增加了葉片的掃風面積，因而可以捕獲更多風能，提升發(fā)電量。不過，葉片直徑增加有其極限，過大的直徑將會導致風機載荷增加、成本過大。
一直以來，在中國風電市場，更傾向于利用增大葉片長度的手段提升發(fā)電量?！坝捎趥鹘y(tǒng)的全鋼塔筒在增高的同時也面臨著塔筒厚度、運輸高度及重量、制作成本等方面的限制，導致傳統(tǒng)的塔筒技術通常難以突破百米高度。不過，隨著國內(nèi)高塔筒技術的成熟，使得塔筒增高成為可能?！币晃毁Y深技術人士告訴記者。
“目前我國低風速資源開發(fā)已從6米/秒下探到5米/秒，如何讓低風速風電項目盈利成為風電技術變革中的關鍵問題?！边h景能源副總經(jīng)理王曉宇博士告訴記者，“遠景通過整理全國數(shù)千座測風塔數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，有些低風速區(qū)域的風剪切系數(shù)超過0.2，甚至達到了0.4，這是可以產(chǎn)生價值創(chuàng)造的發(fā)現(xiàn)。以風剪切系數(shù)0.3為例，與90米傳統(tǒng)塔筒高度相比，120米高塔筒技術能夠提升300小時以上的發(fā)電收益。這意味著有更多的超低風速區(qū)域具備了開發(fā)的可能性和更高的經(jīng)濟性?！?
據(jù)了解，目前，我國高塔筒技術路線主要有全鋼柔性塔筒和砼鋼混合塔筒兩種，全鋼柔性塔筒以造價低廉、結(jié)構傳統(tǒng)、供應鏈成熟、運輸便利、吊裝高效而著稱，其優(yōu)異的性能得益于智能風機高超的智能控制技術，而砼鋼混合塔筒設計相對簡單，對控制策略沒有過多的要求，但其復雜的施工工藝和價格不菲的預制件成本壓力會延緩這一技術路線的成熟期，施工隊伍的可靠性以及成功的實踐經(jīng)驗仍是當前行業(yè)的短板。
沒有任何一種技術是萬能的。上述資深技術人士提醒說，在一些起伏山地等比較特殊的地形，增高塔筒不一定能獲得更高的風速，因此，需要對當?shù)氐娘L資源和地形條件進行針對性分析，從而判斷高塔筒技術是否確實能有效提升其發(fā)電量。
柔塔對控制策略提出更高要求
“就柔塔和鋼混結(jié)構兩種不同技術路線而言，其適用的風資源環(huán)境方面也略有差異?！鄙鲜鲑Y深技術人士對記者表示。
不過，在多家整機制造商看來，決定兩條技術路線市場接受程度的一個重要因素則是成本和經(jīng)濟性問題。柔塔技術當前在經(jīng)濟性方面更具優(yōu)勢，但也對整機商的控制技術提出了更高要求。
上述資深技術人士告訴記者，柔塔技術在實施過程必須要解決好共振問題和擺幅問題。通常情況下，共振會引起機械和結(jié)構的變形和動應力，甚至造成破壞性事故，擺幅失控也會造成安全隱患。因此，在設計控制策略時，要使葉輪在運行時的轉(zhuǎn)速跳過共振點。同時，要通過安裝硬件或軟件控制的方式解決擺幅的問題，使塔頂?shù)臄[動控制在一定范圍內(nèi)。
據(jù)王曉宇博士介紹，遠景能夠在不損失發(fā)電量的同時，使120米全鋼塔筒極具成本競爭力優(yōu)勢，這得益于遠景智能風機控制平臺2.0的先進算法技術：自適應智能控制技術、模糊智能控制技術、振動模態(tài)的辨識算法等一系列先進技術的應用。正是基于這樣的先進控制技術，使得江蘇沿海等地風切變大且變化劇烈的風資源區(qū)域也可以成功應用柔塔解決方案，甚至使得80米高度4.8米/秒的高切變區(qū)域也具備了開發(fā)價值。
技術的創(chuàng)新永無止境。業(yè)內(nèi)普遍認為，在低風速區(qū)域成為今后風電開發(fā)重點的背景下，隨著運行業(yè)績的增多、經(jīng)驗的積累，柔塔等高塔筒技術將進一步得到發(fā)展。反過來，高塔筒技術的進步也將進一步推動風電開發(fā)向更低風速的風資源區(qū)進軍。
