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全国首座整场大规模采用高塔的平原风电场调查

2020-09-16 10:00:14
作者:黑帽廉颇

随着“十三五”风电发展规划把低速分散式风电发展作为工业发展的重点,平原地区低速风电场的建设逐步加快。由于低风速风力发电的巨大发展空间 ,该行业甚至称其为风力发电行业的“希望之地”。未来 ,平原地区的低速风电能否再次打开风电产业的增长空间?低速风能能否实现电网平价?工业发展的瓶颈是什么?为了回答这些问题,《经济日报》的一名记者最近对唐银风电场进行了采访和研究。唐银风电场是中国第一个大规模使用大型高塔的平原风电场。

今年上半年,全国风电和光伏发电的累计装机容量分别为2.17亿千瓦和2.16亿千瓦。五年前,这一数字分别为1.29亿千瓦和4318万千瓦。由于装机容量的增长率逐年放缓,原本具有先发优势的风电行业正面临着被光伏行业赶超的局面。幸运的是  ,随着风电技术的不断进步,平原低速风电场迎来了飞速发展,逐步开拓了风电产业未来的增长空间。

从河南省鹤壁市向北行驶,然后驶上京港澳高速公路,很快就看到了几组高大的风力发电机 ,特别是在河南东部的平原上。由于风速低 ,中东南部的风电场通常建在风速较高的山脉上。像这样的风电场很少建在人口稠密的中东南部平原上。

作为中国最具代表性的平原低速风电场 ,由中国华能集团有限公司投资建设的河南安阳唐银风电场使人们看到了低速风电行业的市场潜力 。风电场的第一阶段有69套120米高的全钢塔 ,2.X平台智能风力涡轮机,装机容量为151,800千瓦。它于2017年9月投资建设,并于2018年12月并网,实现了良好的经济和社会效益 。

“在正常情况下,平均风速为每秒6米以上才具有发展风力发电的技术条件 。因此,七八年前,我们认为河南没有发展风力发电的条件。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书常琴海燕起初对平原低风速风力发电的发展并不乐观 。

秦海燕的担忧有其原因。以前,我国的风电建设主要集中在风速高的“三个北方”地区(西北,华北和东北),而中东南部是高山  。这些地区的风力资源明显好于平原地区,而且这些地区的人烟稀少。环境很好。

近年来,随着风电技术的发展,普通低风速风电场迎来了快速发展。十多年前,中东南部仅占每年新增风电装机容量的20%,其余大部分位于“三北”地区。但在过去的三到五年中,中东南部的比例已达到60%至70%。风力发电项目的建设已普遍开始向中东南部转移 。

秦海燕说到调动的原因,首先 ,“三北”地区的供电建设较多,当地用电有限,造成了一些限风问题;其次,中东南部是我国的电力消费中心  ,有利于风电消费 。满意 。“过去,风扇技术并不经济 ,但是近年来 ,随着风扇控制策略和智能水平的提高,塔筒增加了,叶轮直径增加了,每千瓦的扫除面积增加了,制造成本降低了,效率提高了。平原地区和低风速地区也得到了发展 。秦海燕说。

实际上 ,在人口稠密地区大规模开发分布式风力发电已有先例。德国的情况与我国南部中东的情况类似 。其风电发展主要是小规模的分布式风电 ,没有大规模的风电基地建设。德国98%的风电场拥有不超过5台风力涡轮机 。但是 ,在这种模式下,德国的风力发电装机容量仍然高达6000万千瓦 ,单位面积的装机容量为每平方公里175千瓦 。另一方面,中东南部的高装机容量仅为每平方公里20千瓦。

中国工程院院士 ,中国工程院前副院长杜相万表示,近年来,风电行业的认识发生了变化。他最初认为,根据中国的能源end赋 ,它只能依靠从西方到东方的电力传输 。充分利用风能和太阳能资源可以充分实现能源自给 。

从理论上讲,中东南部没有风能资源的“上限”。秦海燕说。根据风能资源的调查和评估 ,在中东南部 ,地面风速设置为每秒6米以上可以达到2亿千瓦的装机容量;地面风速保守估计  ,每秒5.5米或以上可能具有10亿千瓦的发展潜力。

实际上,自国家能源总局发布《关于加快风电进出风电项目建设的通知》以来,通过政策的推动和技术的积累,我国风电的发展呈现出加速发展的特点。去年,黑龙江,内蒙古,广西,河南,安徽 ,青海等省的分布式风电核定容量增加了1,120万千瓦  ,超过了集中式风电 。其中,2019年新增并网容量73万千瓦 ,主要分布在黑龙江,河南,内蒙古和辽宁。

漫步在汤阴风电场,您可以清楚地看到风力涡轮机的特殊功能-塔更高 ,叶片更长。关于选择这种特殊型号,华能集团河南分公司总经理助理廖茂雄表示 ,就风速条件而言 ,河南平原的要求低于“三北”地区 。风切变越高(高空风速越高)。为了捕获更高的风能 ,必须选择具有更高塔架和更大叶轮直径(即更大的单位扫掠面积)的风扇 。

记者了解到  ,汤阴风电场项目的设计年平均风速低至5.62m/s。它在Vision2.X平台上采用了120米高的全钢塔式低速智能风扇。该模型可以最大程度地探索和利用河南平原。高风能资源优势 。

随着风能技术的飞速发展 ,资源丰富,建设成本低 ,投资和市场条件良好的地区,它们最初已经达到了与燃煤基准上网电价相当的条件 。今年是我国陆上风电国家提供补贴的最后一年。为了提高风电市场的竞争力,我国于去年5月宣布了2019年的第一批风价电并网项目。今年之后,中国的陆上风电将主要以无补贴和平价的形式发展 。

将来可以提高经济效率并在电网上实现均等是大规模推广普通低风速风力发电的关键。据EnvisionEnergyCo.,Ltd.高级副总裁田庆军介绍,唐银风电场已建成两三年。它属于我国相对较早的平原风电场。它使用第一代普通风力涡轮机 ,其特点是“双120”,即120米长。塔的高度和叶轮直径为121米,该技术特征当时无法在电网上实现均等 ,并在原始国家补贴的基础上基本实现了经济价值 。

但是 ,根据当前的技术能力 ,在Internet上实现奇偶校验不再是问题 。根据平原地区风资源的高剪切特性 ,EnvisionEnergy将塔的高度从以前的80米,90米提高到120米,140米甚至150米。风扇叶轮的直径也在不断增加,这用于增加风扇的扫掠面积并获得风能的可利用性。

田庆军说,EnvisionEnergy去年推出的第二代普通风扇是“Double140”。140米高的塔架与141米的叶轮直径相匹配,基本达到了准奇偶校验。今年推出的第三代普通风力发电机是“Double150”。150米高的塔架和156米的叶轮直径可以有效地增加平原地区的风能,从而在互联网上实现均等。

以第三代普通风力发电机为例 ,如果建造一个3MW150米 ,叶轮直径为156米的塔,则在现有2.2MW的基础上,每年的发电利用小时可以增加800小时  。121米高的塔式风扇 。达到3000多个小时。如果单位成本为7500元/kWh,则整个生命周期的kWh电力成本可以降低到0.3元/kWh。与河南基准上网电价0.3779元/kWh相比,这意味着3.0兆瓦的风力涡轮机处于同等水平。上线后,年纯利润仍可接近150万元  ,经济效益十分可观。

“随着技术的不断创新,新材料和新控制算法的应用将使未来的风力发电机更加高效 ,并产生更高的发电量。”田庆军说,利用现有技术,在未来一两年内,中国南部中东几乎所有省份都可以实现平价电网接入,其中有500多个县是平原县。初步估计 ,平价电网接入后可以开发的平原项目超过1亿千瓦 。

廖茂雄认为 ,由于中东南部地区人口稠密,制约未来风电发展的主要因素是环境因素 ,而不是技术和经济因素。另外,地方政府是否可以批准建设更多的风电项目,是实现风电产业可持续发展的关键因素。

“起初我以为这个项目会对生活产生不良影响 ,但是我没想到它会成为一个风景名胜。”说到他家门口的风电场,张树良是河南省安阳市唐阴县义沟镇相思村的村民 ,对他家门口的风力发电项目产生了影响。竖起大拇指。如今,汤阴风电场已与周围环境融为一体,与自然和谐共存。

记者发现,在风力发电机塔架的设计中,该项目改变了传统的白色涂料设计,并用创意涂料代替 。该模式使用唐银经中等文化元素为国家服务,甲骨文和太行山水画得到推广。这是当地的文化和文化景观,在美国尚属首次,它也使粉丝成为文化艺术和互联网名人的地方 。

走进风电场的升压站,您看到的不是简单的工厂建筑,而是古董建筑。建筑中具有现代技术特色的控制中心融合了古代和现代元素,技术和环境。传统风电场的人口稠密的电线杆在汤阴风电场上方也看不见 。现场的7条收集线全部以埋地电缆的形式铺设 ,不仅保持了空间环境特征,而且还为政府的后续计划留出了足够的空间。

“在人口稠密的平原上建立风电场的最大问题是与当地人民和政府进行沟通。”廖茂雄说 ,人民认为项目占地,政府认为环境受到了影响 。因此,在建设这些项目时,他们应该考虑该怎么做 。要协调发展,解决风电项目与自然环境的协调发展 。

普通的低风速风电场通常面临土地资源匮乏的挑战 。如何合理地规划和利用有限的土地资源非常重要。田庆军说 ,在项目规划阶段,华能做了很多准备工作 ,以充分调查规划区的土地供应情况 。随着项目输入数据完整性和准确性的不断提高,华能采用了自主开发的格林威治云平台 ,在给定的限制因素下,对可开发区进行了精细的资源评估和利润评估 ,最终产生了最佳的微型场地 。通过平台的智能优化选择方案,在减少耕地的前提下最大化项目效益 。

据了解,为平原地区的风电项目开垦土地后,一个机台仅需要占用100平方米的空间 。施工期还可以帮助当地实施道路硬化,改善路网建设。在景观设计方面,有很多关于粉丝的文章 。“风力涡轮机的大型塔架可以涂漆或用作电子屏幕 。随着风力发电行业的发展,未来的项目创新必将层出不穷。”田庆军说。

此外,对于没有资源和交通优势的贫困地区来说 ,发展风电是刺激经济发展,摆脱贫困 ,实现繁荣的有效手段。秦海燕透露,一个行政村只需要拿出200平方米的土地并安装两台3MW风力发电机即可 。在互联网平价的前提下,可以为村集体贡献近300万元的净利润  。

“因此,风能不仅可以解决当地能源结构调整问题,提供清洁能源,带动县域经济发展,而且还可以为当地创造新的文化景观,促进旅游业的发展,并帮助当地建设能源。美丽的村庄 。”秦海燕说 。越来越多的人接受风能 ,从而为风能发展开辟了空间。

关于风电产业的下一步规划,水电与水利水电规划设计研究院副院长易月春说,中东南部地区靠近电力负荷中心,方便居民消费和消费。风力发电是近期风电发展的重点领域之一 ,但受风能资源和土地资源的限制,未来我们将重点发展风电与生态保护的协调发展,促进低风能的利用速度,并不断增加风力发电在当地能源结构中的比例。(记者王一晨)

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