隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的快速高效實(shí)施,我國(guó)風(fēng)電等可再生能源發(fā)電規(guī)模和消納能力不斷增加。國(guó)家發(fā)改委在2016年印發(fā)的《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)中指出了到2020年非化石能源在一次能源消費(fèi)總量中占15%的總體目標(biāo)要求,其中風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到2.1億千瓦以上,風(fēng)電開發(fā)重點(diǎn)體現(xiàn)優(yōu)化布局和消納的原則,風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)一步向具備消納條件的地區(qū)轉(zhuǎn)移,同時(shí)針對(duì)部分地區(qū)出現(xiàn)的棄風(fēng)限電比較嚴(yán)重的情況,提出了解決風(fēng)電消納問題的明確要求。
從2016的《規(guī)劃》到2018年《關(guān)于實(shí)施可再生能源電力配額制的通知》(征求意見稿)這三年期間,國(guó)家部委以及地方政府陸續(xù)發(fā)布不少風(fēng)電相關(guān)政策。從這些政策分析,風(fēng)力發(fā)電在電力市場(chǎng)交易、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、風(fēng)電開發(fā)布局、風(fēng)電先進(jìn)技術(shù)、智能化發(fā)展以及海上風(fēng)電等方面將會(huì)出現(xiàn)“革命”式的發(fā)展。筆者通過對(duì)近三年風(fēng)電政策及技術(shù)的解讀,對(duì)未來風(fēng)電發(fā)展做出如下趨勢(shì)預(yù)測(cè)。
市場(chǎng)交易 大勢(shì)所趨
開啟競(jìng)價(jià)上網(wǎng)機(jī)制,促進(jìn)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)
2018年5月國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于2018年度風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》,要求從5月18日起,對(duì)集中式陸上風(fēng)電項(xiàng)目和海上風(fēng)電項(xiàng)目通過競(jìng)爭(zhēng)配置方式組織建設(shè)。同時(shí)主管部門放開了對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目的“照顧”,推向競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)。這標(biāo)志著延續(xù)數(shù)年的風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)政策在這一年畫上句號(hào),中國(guó)風(fēng)電迎來產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上最大變革——競(jìng)價(jià)。
2019年伊始,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于積極推進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電無補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)有關(guān)工作的通知》(簡(jiǎn)稱《通知》)指出,隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模化和技術(shù)快速進(jìn)步,在資源優(yōu)良、建設(shè)成本低、投資和市場(chǎng)條件好的地區(qū),已基本具備與燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)平價(jià)(不需要國(guó)家補(bǔ)貼)的條件。同時(shí),從規(guī)模管理、電價(jià)補(bǔ)貼、電量交易等多個(gè)方面,明確了對(duì)光伏、風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)的支持。
作為2019年出臺(tái)的第一個(gè)關(guān)于支持風(fēng)電、光伏發(fā)展的政策,《通知》為新能源帶來了增量市場(chǎng),加快推進(jìn)平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目成為風(fēng)電、光伏建設(shè)新增量,加速新能源成本下降,提升無補(bǔ)貼項(xiàng)目投資收益,逐步擴(kuò)大平價(jià)上網(wǎng)區(qū)域范圍,加快全面平價(jià)上網(wǎng)進(jìn)程,極大提振了行業(yè)的信心。未來,風(fēng)電、光伏有望告別政策補(bǔ)貼依賴,“跑步”進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代。
風(fēng)電降電價(jià)是大勢(shì)所趨。早在2015年底,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于完善陸上風(fēng)電、光伏發(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)政策》,確定“十三五”期間新能源發(fā)電補(bǔ)貼實(shí)施“退坡”機(jī)制。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,到2020年,風(fēng)電與煤電上網(wǎng)電價(jià)相當(dāng),即所謂的“風(fēng)火同價(jià)”,平價(jià)上網(wǎng)。2018年風(fēng)電招標(biāo)單價(jià)有的低至0.2~0.3元/千瓦時(shí),較之多年前0.8元/千瓦時(shí)的水平降了一半還多。
但是推動(dòng)平價(jià)(低價(jià))上網(wǎng)項(xiàng)目并非立即對(duì)全部風(fēng)電、光伏發(fā)電新建項(xiàng)目取消補(bǔ)貼,現(xiàn)階段的無補(bǔ)貼平價(jià)(低價(jià))上網(wǎng)項(xiàng)目主要在資源條件優(yōu)越、消納市場(chǎng)有保障的地區(qū)開展。目前,在資源條件優(yōu)良、建設(shè)成本低、投資和市場(chǎng)條件好的地區(qū),風(fēng)電、光伏發(fā)電成本已達(dá)到燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)水平,具備了不需要國(guó)家補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)的條件。
開啟競(jìng)標(biāo)機(jī)制,引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),好比打開了潘多拉魔盒。面對(duì)多變的市場(chǎng)環(huán)境,將不得不冷靜思考,今后在新的政策環(huán)境下,風(fēng)電“競(jìng)價(jià)”上網(wǎng)將有效減少非技術(shù)成本和棄風(fēng)率,提高項(xiàng)目收益率,降低財(cái)政補(bǔ)貼壓力,加速平價(jià)上網(wǎng)步伐。平價(jià)上網(wǎng)后,風(fēng)電行業(yè)將作為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,進(jìn)入全新的高速發(fā)展階段。
可再生能源配額制落地實(shí)行,促進(jìn)綠色電力證書交易
我國(guó)已向世界承諾,2020年和2030年,我國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重分別達(dá)到15%和20%,2030年碳排放達(dá)到峰值。建立可再生能源配額制(簡(jiǎn)稱“配額制”)和綠色電力證書(簡(jiǎn)稱“綠證”)交易制度,正是我國(guó)促進(jìn)可再生能源發(fā)展、推動(dòng)能源體制變革、實(shí)現(xiàn)非化石能源消費(fèi)目標(biāo)的重要途徑。
據(jù)中國(guó)綠色電力證書認(rèn)購交易平臺(tái)網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)顯示,截至2018年6月,我國(guó)核發(fā)風(fēng)電和光伏綠證累計(jì)超過2180萬張,27185張的實(shí)際成交量?jī)H占核發(fā)量的約0.12%。作為“完善可再生能源支持政策和創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制的重大舉措”,由國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部和國(guó)家能源局聯(lián)合推出的綠證交易制度被定義為“有利于促進(jìn)清潔能源高效利用和降低國(guó)家財(cái)政資金的直接補(bǔ)貼強(qiáng)度,對(duì)凝聚社會(huì)共識(shí)、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型具有積極意義”的綠證,卻陷入了一種“無人問津”的境地。
2019年5月15日,經(jīng)歷三輪公開意見征求,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》,至此,可再生能源電力配額制塵埃落定。
這個(gè)既有中國(guó)特色又有國(guó)際元素的消納保障機(jī)制,一方面對(duì)各電力市場(chǎng)消費(fèi)主體的市場(chǎng)行為予以約束,另一方面通過超額消納量交易、綠證自愿認(rèn)購等市場(chǎng)化方式,給予市場(chǎng)主體適度激勵(lì),平衡全國(guó)范圍內(nèi)可再生能源消納差異,實(shí)現(xiàn)配額義務(wù)的有效履約,這將有望讓目前嚴(yán)峻的可再生能源消納形勢(shì)出現(xiàn)大改觀。
落實(shí)政府計(jì)劃的配額制與可再生能源證書市場(chǎng)交易制度相結(jié)合,可有機(jī)地統(tǒng)籌政府規(guī)劃與市場(chǎng)效率,是促進(jìn)可再生能源發(fā)展的變革性機(jī)制,有利于促進(jìn)可再生能源發(fā)電成本的降低,加快可再生能源補(bǔ)貼退坡速度。以配額制的手段盤活綠證交易市場(chǎng),以綠證的方式保障可再生能源的消納,兩者相輔相成,共同促進(jìn)新能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,為平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的能源和電力市場(chǎng)贏得了新的發(fā)展空間。
環(huán)境友好 深入推進(jìn)
習(xí)近平總書記曾多次強(qiáng)調(diào)“生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計(jì)”。在我國(guó)環(huán)境容量有限、生態(tài)系統(tǒng)脆弱,污染重、損失大、風(fēng)險(xiǎn)高的生態(tài)環(huán)境狀況還沒有根本扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)實(shí)下,任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展稍不注意就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。
風(fēng)電屬于清潔的可再生能源,充分利用可減少對(duì)常規(guī)石化能源的消耗,符合國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)、能源發(fā)展戰(zhàn)略和世界能源發(fā)展方向,是安全、可再生、可循環(huán)使用、具備規(guī)?;l(fā)展的高性價(jià)比能源。風(fēng)電場(chǎng)向大氣排放的污染物為零,實(shí)現(xiàn)固體、氣體零排放,對(duì)保護(hù)大氣環(huán)境有積極作用,尤其對(duì)改善目前的霧霾天氣有積極的作用。
但是隨著風(fēng)電的大力發(fā)展,風(fēng)電對(duì)生態(tài)及環(huán)境的負(fù)面影響也逐漸凸顯出來:風(fēng)電項(xiàng)目施工過程中的環(huán)境保護(hù)、水土保持、生態(tài)恢復(fù)等問題;風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行中光污染、聲污染、電磁污染、視覺(景觀)污染、化學(xué)污染、海洋污染等,都會(huì)使包括居民、鳥類、森林植被和氣候在內(nèi)的群體受到不同程度的影響。
2018年3月國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的《在國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)修筑設(shè)施審批管理暫行辦法》指出,禁止在國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)修筑光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、火力發(fā)電等項(xiàng)目設(shè)施。9月國(guó)家林業(yè)局和草原局起草的《關(guān)于規(guī)范風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)使用林地的通知(征求意見稿)》,重點(diǎn)指出風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中土地林地等使用要求和注意事項(xiàng)等。
針對(duì)風(fēng)電與環(huán)保的沖突問題,也相繼有大省試行生態(tài)環(huán)境損害賠償制度,河南省成為“領(lǐng)頭羊”,第一個(gè)發(fā)文2018年正式全面試行該制度,接著是福建省,最近江蘇這一沿海大省也發(fā)布了《江蘇省生態(tài)環(huán)境損害賠償制度改革實(shí)施方案》。事后彌補(bǔ)不如事中控制,事中控制不如事前預(yù)防。進(jìn)入2018年來,國(guó)家部門(國(guó)家林業(yè)和草原局)、福建、山東、山西等紛紛出臺(tái)相關(guān)政策明令禁止,將環(huán)境治理及水土保護(hù)作為質(zhì)量紅線嚴(yán)格要求。
隨著國(guó)家及地方政府不斷出臺(tái)環(huán)境保護(hù)政策,綠色生態(tài)發(fā)展理念已經(jīng)深入風(fēng)電建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中,堅(jiān)持“節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主”的方針,結(jié)合近自然設(shè)計(jì)和近自然施工技術(shù)、在項(xiàng)目全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和人文環(huán)境的融合;推進(jìn)基于智能集控系統(tǒng)的無人/少人值守風(fēng)電場(chǎng)建設(shè),減少由于人的活動(dòng)對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的破壞,縮短項(xiàng)目生態(tài)恢復(fù)期;在無人值守的前提下,實(shí)行區(qū)域化運(yùn)維,并在運(yùn)維、檢修過程中加入生態(tài)監(jiān)測(cè)和生態(tài)補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié),幫助加速風(fēng)電場(chǎng)周邊區(qū)域內(nèi)的生態(tài)恢復(fù)以及保持生態(tài)平衡;推進(jìn)基于硬件的快速無功及電壓控制技術(shù),提高機(jī)組自身的高電壓穿越能力,提升并網(wǎng)適應(yīng)水平,建設(shè)環(huán)境友好、電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)。
“綠水青山就是金山銀山”,風(fēng)電的發(fā)展需要兼顧環(huán)境,我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展正逐步走向成熟,隨著技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步提高,制度、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則更加明確,相信未來風(fēng)電建設(shè)過程實(shí)現(xiàn)效益和生態(tài)并重毋庸置疑。
因地制宜 普遍共識(shí)
中電聯(lián)發(fā)布《2018年前三季度全國(guó)電力供需形勢(shì)分析預(yù)測(cè)報(bào)告》中提到:通過因地制宜發(fā)展分布式光伏、分散式風(fēng)電,以開發(fā)項(xiàng)目為依托,既助力清潔能源發(fā)展,又可切實(shí)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、百姓就業(yè),大力提升能源惠民利民力度。
《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃的通知》提出,有序發(fā)展水電,安全高效發(fā)展核電,優(yōu)化風(fēng)能、太陽能開發(fā)布局,因地制宜發(fā)展生物質(zhì)能、地?zé)崮艿?。在具備資源條件的地方,鼓勵(lì)發(fā)展縣域生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)成型燃料鍋爐及生物天然氣;內(nèi)蒙古因地制宜使用供暖熱源;寧夏自治區(qū)科學(xué)規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)布局和規(guī)模,鼓勵(lì)企業(yè)引進(jìn)推廣微風(fēng)發(fā)電技術(shù),建設(shè)滿足區(qū)域供電需求的小型風(fēng)電項(xiàng)目,形成集中開發(fā)與分散開發(fā)相結(jié)合的風(fēng)電發(fā)展格局,引導(dǎo)企業(yè)在項(xiàng)目開發(fā)地就近發(fā)展風(fēng)機(jī)、葉片等裝備制造及新能源檢修基地;甘肅省組織全省風(fēng)能資源詳查,優(yōu)化風(fēng)電開發(fā)布局,堅(jiān)持集中式與分散式并舉,因地制宜發(fā)展生物質(zhì)能、地?zé)崮艿龋簧綎|省按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、陸海并舉”的原則,圍繞山東半島東部、北部沿海、海上風(fēng)電帶以及魯中、魯西南內(nèi)陸山區(qū)風(fēng)電帶,科學(xué)有序推進(jìn)風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展,并以青島、煙臺(tái)、東營(yíng)、濰坊、威海、日照、濱州等市為重點(diǎn)建設(shè)高端海上風(fēng)電裝備制造基地等,從這些國(guó)家及地方政策可以看到,因地制宜發(fā)展風(fēng)電建設(shè)已經(jīng)成為各級(jí)政府及風(fēng)電企業(yè)的普遍共識(shí)。
未來的風(fēng)電發(fā)展將會(huì)根據(jù)風(fēng)資源分布、地形地貌、配套政策等方面的區(qū)域性差異進(jìn)行因地制宜的個(gè)性化開發(fā)。在區(qū)域發(fā)展的宏觀層面上,根據(jù)不同地區(qū)的資源條件、政策導(dǎo)向可定制集中與分散并舉的個(gè)性化風(fēng)電開發(fā)模式。
因地制宜發(fā)展風(fēng)電建設(shè)不僅可以確保長(zhǎng)遠(yuǎn)能源平衡,保持能源發(fā)展的可持續(xù)性,還可以充分發(fā)揮各地區(qū)的能源優(yōu)勢(shì),緩解不同種類發(fā)電方式之間的矛盾。還將大大減少對(duì)周圍環(huán)境的污染,起到利用清潔可再生資源、節(jié)約不可再生的化石能源、減少污染及保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用,具有明顯的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
技術(shù)引領(lǐng) 日益凸顯
近年來,風(fēng)機(jī)制造在大容量、長(zhǎng)葉片、高塔筒、精準(zhǔn)測(cè)風(fēng)等技術(shù)方面有了較大的突破。此外,基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的智能智慧風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)也有了長(zhǎng)足進(jìn)步,增強(qiáng)了機(jī)組在低風(fēng)速條件下的盈利能力,為風(fēng)電項(xiàng)目提質(zhì)增效、降成本、提升設(shè)備可靠性以及環(huán)境適應(yīng)性等方面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)
目前,正在運(yùn)行的最大容量風(fēng)電機(jī)組為Vestas公司V164 8.0兆瓦海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。對(duì)于10兆瓦風(fēng)電機(jī)組,開展前期研發(fā)的研究機(jī)構(gòu)很多,其中已經(jīng)完成概念設(shè)計(jì)的公司有Windetec、Clipper、Sway、Windpower、聯(lián)合動(dòng)力等。另有一些研究機(jī)構(gòu)已開始預(yù)研20~50兆瓦巨型風(fēng)電機(jī)組。
此外,適用于低風(fēng)速、極低風(fēng)速的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的大型化趨勢(shì)也十分明顯,其中主流的1.5兆瓦和2.0兆瓦風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑變化趨勢(shì)如圖所示。同時(shí)隨著風(fēng)輪大型化,塔筒高度也從90米增長(zhǎng)到120米,部分項(xiàng)目已經(jīng)采用140米塔筒,部分廠家正在研發(fā)160米塔筒。
風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)管理智能化趨勢(shì)
風(fēng)電機(jī)組智能化技術(shù)與整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合,研究風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行和控制規(guī)律,通過智能化的控制技術(shù)減少和避免風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在極限載荷和疲勞載荷,是風(fēng)電控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
此外有資料預(yù)測(cè),2050年電能或?qū)⒄嫉浇K端用能的60%左右,形成以電力為核心的終端能源供應(yīng)系統(tǒng)。因此,以風(fēng)電技術(shù)為代表的新能源技術(shù)也是未來能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的雛形,其智能化技術(shù)發(fā)展是未來能源互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)組成部分。
風(fēng)電機(jī)組與儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合
電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng),發(fā)輸變電與配用電必須時(shí)刻保持平衡。而風(fēng)能是一種間歇性能源,且風(fēng)速預(yù)測(cè)存在一定的誤差,因此風(fēng)電場(chǎng)不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率,發(fā)電穩(wěn)定性和連續(xù)性較差。大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)電機(jī)組結(jié)合,可以有效抑制或緩解風(fēng)電的波動(dòng)性,減小風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響。只要儲(chǔ)能裝置容量足夠大而且響應(yīng)速度足夠快,就可以實(shí)現(xiàn)任何情況下系統(tǒng)功率的完全平衡,從而達(dá)到一種主動(dòng)致穩(wěn)的狀態(tài)。
智能發(fā)展 勢(shì)在必行
互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)維階段將發(fā)揮重要作用。
在風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃階段,在全球氣象數(shù)據(jù)GFS等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過WRF算法,結(jié)合氣象局?jǐn)?shù)據(jù)以及測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密修正,在風(fēng)電項(xiàng)目宏觀選址階段,立塔測(cè)風(fēng)之前實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃地區(qū)資源情況、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量以及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評(píng)估,對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目前期工作可以起到重要的指導(dǎo)作用。
微觀選址階段,利用復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)微觀選址軟件進(jìn)行復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源分析與微觀選址工作。針對(duì)國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況,采用CFD算法設(shè)計(jì)、湍流尾流模型建立、資源參數(shù)設(shè)置、與其他軟件模塊接口調(diào)試等多個(gè)核心技術(shù),實(shí)現(xiàn)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理、生成地形拼接與計(jì)算域網(wǎng)格、進(jìn)行風(fēng)資源分析與風(fēng)機(jī)出力計(jì)算系統(tǒng)及風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化選址,并使用容量系數(shù)分布圖代替風(fēng)功率密度分布圖進(jìn)行微觀選址。
智能管控運(yùn)維是風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控技術(shù),通過視頻監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)智能化等先進(jìn)技術(shù)手段,逐步實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)少人值守或無人值守、遠(yuǎn)程控制;通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行、設(shè)備故障預(yù)判、設(shè)備狀態(tài)分析、事故分析處理、數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)、風(fēng)資源狀況評(píng)估等,實(shí)現(xiàn)智能管理,效益提升。
海上風(fēng)電 迎來爆發(fā)
我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富,5~25米水深、50米高度海上風(fēng)電具備2億千瓦的開發(fā)潛力,5~50米水深、70米高度具備5億千瓦的開發(fā)潛力,另外近岸潮間帶、深遠(yuǎn)海也具備較為豐富的風(fēng)能資源。近年來我國(guó)海上風(fēng)電異軍突起,裝機(jī)規(guī)模連續(xù)5年快速增長(zhǎng),已躍居全球第三。
經(jīng)過11年發(fā)展,截至2017年,中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量116萬千瓦,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到279萬千瓦。海上風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)開花。行走在江蘇、福建、廣東等多個(gè)省份的海岸線,都能看見白色風(fēng)機(jī)的身影。隨著開發(fā)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)力的持續(xù)進(jìn)步,我國(guó)海上風(fēng)電穩(wěn)妥推進(jìn)。2018年中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量116萬千瓦,累計(jì)達(dá)到363萬千瓦。預(yù)測(cè)2019年中國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)423萬千瓦,未來五年(2019~2023)年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為26.02%,預(yù)計(jì)在2023年中國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量將突破千萬千瓦,達(dá)到1067萬千瓦?!吨袊?guó)風(fēng)電發(fā)展路線圖》中明確提出:2020年前,積極有序開發(fā)陸上風(fēng)電,開展近海風(fēng)電示范;2021~2030年,陸上、近海風(fēng)電并重發(fā)展,并開展遠(yuǎn)海風(fēng)電示范;2031~2050年,實(shí)現(xiàn)在東中西部陸上風(fēng)電和近遠(yuǎn)海風(fēng)電的全面發(fā)展。
目前我國(guó)核準(zhǔn)在建海上風(fēng)電項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn),裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大,海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)取得突破,并具備了一定的海上風(fēng)電運(yùn)維經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系不斷完善,同時(shí)在海上風(fēng)電國(guó)際合作方面進(jìn)行了有益的探索。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家海洋局以及一些沿海地區(qū)的城市包括山東、上海、海南、江蘇、廣東、福建等都印發(fā)了關(guān)于海上風(fēng)電建設(shè)的相關(guān)政策,為中國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)做出相應(yīng)的政策支持。
海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅覆蓋北歐區(qū)域,開始向北美洲、東亞、印度和其他地區(qū)擴(kuò)展。中國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也將會(huì)有進(jìn)一步的推動(dòng)。在可預(yù)見的未來,盡管歐洲仍將繼續(xù)稱霸海上風(fēng)電市場(chǎng),但目前的趨勢(shì)表明,在政策及技術(shù)的雙重支持下,未來幾年中國(guó)海上風(fēng)電將很有可能呈現(xiàn)全面騰飛的局面。
新能源在中國(guó)乃至全球電力市場(chǎng)中占比大幅上升是顯而易見的,風(fēng)電作為非水可再生能源中的大明星,增勢(shì)將會(huì)尤為顯著。作為可再生能源發(fā)電技術(shù)中最成熟、最具大規(guī)模開發(fā)和最有商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式,在政策及市場(chǎng)的雙面激勵(lì)下,風(fēng)力發(fā)電將繼續(xù)在改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮突出作用。
從2016的《規(guī)劃》到2018年《關(guān)于實(shí)施可再生能源電力配額制的通知》(征求意見稿)這三年期間,國(guó)家部委以及地方政府陸續(xù)發(fā)布不少風(fēng)電相關(guān)政策。從這些政策分析,風(fēng)力發(fā)電在電力市場(chǎng)交易、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、風(fēng)電開發(fā)布局、風(fēng)電先進(jìn)技術(shù)、智能化發(fā)展以及海上風(fēng)電等方面將會(huì)出現(xiàn)“革命”式的發(fā)展。筆者通過對(duì)近三年風(fēng)電政策及技術(shù)的解讀,對(duì)未來風(fēng)電發(fā)展做出如下趨勢(shì)預(yù)測(cè)。
市場(chǎng)交易 大勢(shì)所趨
開啟競(jìng)價(jià)上網(wǎng)機(jī)制,促進(jìn)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)
2018年5月國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于2018年度風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》,要求從5月18日起,對(duì)集中式陸上風(fēng)電項(xiàng)目和海上風(fēng)電項(xiàng)目通過競(jìng)爭(zhēng)配置方式組織建設(shè)。同時(shí)主管部門放開了對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目的“照顧”,推向競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)。這標(biāo)志著延續(xù)數(shù)年的風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)政策在這一年畫上句號(hào),中國(guó)風(fēng)電迎來產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上最大變革——競(jìng)價(jià)。
2019年伊始,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于積極推進(jìn)風(fēng)電、光伏發(fā)電無補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)有關(guān)工作的通知》(簡(jiǎn)稱《通知》)指出,隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模化和技術(shù)快速進(jìn)步,在資源優(yōu)良、建設(shè)成本低、投資和市場(chǎng)條件好的地區(qū),已基本具備與燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)平價(jià)(不需要國(guó)家補(bǔ)貼)的條件。同時(shí),從規(guī)模管理、電價(jià)補(bǔ)貼、電量交易等多個(gè)方面,明確了對(duì)光伏、風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)的支持。
作為2019年出臺(tái)的第一個(gè)關(guān)于支持風(fēng)電、光伏發(fā)展的政策,《通知》為新能源帶來了增量市場(chǎng),加快推進(jìn)平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目成為風(fēng)電、光伏建設(shè)新增量,加速新能源成本下降,提升無補(bǔ)貼項(xiàng)目投資收益,逐步擴(kuò)大平價(jià)上網(wǎng)區(qū)域范圍,加快全面平價(jià)上網(wǎng)進(jìn)程,極大提振了行業(yè)的信心。未來,風(fēng)電、光伏有望告別政策補(bǔ)貼依賴,“跑步”進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代。
風(fēng)電降電價(jià)是大勢(shì)所趨。早在2015年底,國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于完善陸上風(fēng)電、光伏發(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)政策》,確定“十三五”期間新能源發(fā)電補(bǔ)貼實(shí)施“退坡”機(jī)制。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,到2020年,風(fēng)電與煤電上網(wǎng)電價(jià)相當(dāng),即所謂的“風(fēng)火同價(jià)”,平價(jià)上網(wǎng)。2018年風(fēng)電招標(biāo)單價(jià)有的低至0.2~0.3元/千瓦時(shí),較之多年前0.8元/千瓦時(shí)的水平降了一半還多。
但是推動(dòng)平價(jià)(低價(jià))上網(wǎng)項(xiàng)目并非立即對(duì)全部風(fēng)電、光伏發(fā)電新建項(xiàng)目取消補(bǔ)貼,現(xiàn)階段的無補(bǔ)貼平價(jià)(低價(jià))上網(wǎng)項(xiàng)目主要在資源條件優(yōu)越、消納市場(chǎng)有保障的地區(qū)開展。目前,在資源條件優(yōu)良、建設(shè)成本低、投資和市場(chǎng)條件好的地區(qū),風(fēng)電、光伏發(fā)電成本已達(dá)到燃煤標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)水平,具備了不需要國(guó)家補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng)的條件。
開啟競(jìng)標(biāo)機(jī)制,引入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),好比打開了潘多拉魔盒。面對(duì)多變的市場(chǎng)環(huán)境,將不得不冷靜思考,今后在新的政策環(huán)境下,風(fēng)電“競(jìng)價(jià)”上網(wǎng)將有效減少非技術(shù)成本和棄風(fēng)率,提高項(xiàng)目收益率,降低財(cái)政補(bǔ)貼壓力,加速平價(jià)上網(wǎng)步伐。平價(jià)上網(wǎng)后,風(fēng)電行業(yè)將作為能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,進(jìn)入全新的高速發(fā)展階段。
可再生能源配額制落地實(shí)行,促進(jìn)綠色電力證書交易
我國(guó)已向世界承諾,2020年和2030年,我國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重分別達(dá)到15%和20%,2030年碳排放達(dá)到峰值。建立可再生能源配額制(簡(jiǎn)稱“配額制”)和綠色電力證書(簡(jiǎn)稱“綠證”)交易制度,正是我國(guó)促進(jìn)可再生能源發(fā)展、推動(dòng)能源體制變革、實(shí)現(xiàn)非化石能源消費(fèi)目標(biāo)的重要途徑。
據(jù)中國(guó)綠色電力證書認(rèn)購交易平臺(tái)網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)顯示,截至2018年6月,我國(guó)核發(fā)風(fēng)電和光伏綠證累計(jì)超過2180萬張,27185張的實(shí)際成交量?jī)H占核發(fā)量的約0.12%。作為“完善可再生能源支持政策和創(chuàng)新發(fā)展機(jī)制的重大舉措”,由國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部和國(guó)家能源局聯(lián)合推出的綠證交易制度被定義為“有利于促進(jìn)清潔能源高效利用和降低國(guó)家財(cái)政資金的直接補(bǔ)貼強(qiáng)度,對(duì)凝聚社會(huì)共識(shí)、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型具有積極意義”的綠證,卻陷入了一種“無人問津”的境地。
2019年5月15日,經(jīng)歷三輪公開意見征求,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》,至此,可再生能源電力配額制塵埃落定。
這個(gè)既有中國(guó)特色又有國(guó)際元素的消納保障機(jī)制,一方面對(duì)各電力市場(chǎng)消費(fèi)主體的市場(chǎng)行為予以約束,另一方面通過超額消納量交易、綠證自愿認(rèn)購等市場(chǎng)化方式,給予市場(chǎng)主體適度激勵(lì),平衡全國(guó)范圍內(nèi)可再生能源消納差異,實(shí)現(xiàn)配額義務(wù)的有效履約,這將有望讓目前嚴(yán)峻的可再生能源消納形勢(shì)出現(xiàn)大改觀。
落實(shí)政府計(jì)劃的配額制與可再生能源證書市場(chǎng)交易制度相結(jié)合,可有機(jī)地統(tǒng)籌政府規(guī)劃與市場(chǎng)效率,是促進(jìn)可再生能源發(fā)展的變革性機(jī)制,有利于促進(jìn)可再生能源發(fā)電成本的降低,加快可再生能源補(bǔ)貼退坡速度。以配額制的手段盤活綠證交易市場(chǎng),以綠證的方式保障可再生能源的消納,兩者相輔相成,共同促進(jìn)新能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,為平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的能源和電力市場(chǎng)贏得了新的發(fā)展空間。
環(huán)境友好 深入推進(jìn)
習(xí)近平總書記曾多次強(qiáng)調(diào)“生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計(jì)”。在我國(guó)環(huán)境容量有限、生態(tài)系統(tǒng)脆弱,污染重、損失大、風(fēng)險(xiǎn)高的生態(tài)環(huán)境狀況還沒有根本扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)實(shí)下,任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展稍不注意就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。
風(fēng)電屬于清潔的可再生能源,充分利用可減少對(duì)常規(guī)石化能源的消耗,符合國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)、能源發(fā)展戰(zhàn)略和世界能源發(fā)展方向,是安全、可再生、可循環(huán)使用、具備規(guī)?;l(fā)展的高性價(jià)比能源。風(fēng)電場(chǎng)向大氣排放的污染物為零,實(shí)現(xiàn)固體、氣體零排放,對(duì)保護(hù)大氣環(huán)境有積極作用,尤其對(duì)改善目前的霧霾天氣有積極的作用。
但是隨著風(fēng)電的大力發(fā)展,風(fēng)電對(duì)生態(tài)及環(huán)境的負(fù)面影響也逐漸凸顯出來:風(fēng)電項(xiàng)目施工過程中的環(huán)境保護(hù)、水土保持、生態(tài)恢復(fù)等問題;風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行中光污染、聲污染、電磁污染、視覺(景觀)污染、化學(xué)污染、海洋污染等,都會(huì)使包括居民、鳥類、森林植被和氣候在內(nèi)的群體受到不同程度的影響。
2018年3月國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的《在國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)修筑設(shè)施審批管理暫行辦法》指出,禁止在國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)修筑光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、火力發(fā)電等項(xiàng)目設(shè)施。9月國(guó)家林業(yè)局和草原局起草的《關(guān)于規(guī)范風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)使用林地的通知(征求意見稿)》,重點(diǎn)指出風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中土地林地等使用要求和注意事項(xiàng)等。
針對(duì)風(fēng)電與環(huán)保的沖突問題,也相繼有大省試行生態(tài)環(huán)境損害賠償制度,河南省成為“領(lǐng)頭羊”,第一個(gè)發(fā)文2018年正式全面試行該制度,接著是福建省,最近江蘇這一沿海大省也發(fā)布了《江蘇省生態(tài)環(huán)境損害賠償制度改革實(shí)施方案》。事后彌補(bǔ)不如事中控制,事中控制不如事前預(yù)防。進(jìn)入2018年來,國(guó)家部門(國(guó)家林業(yè)和草原局)、福建、山東、山西等紛紛出臺(tái)相關(guān)政策明令禁止,將環(huán)境治理及水土保護(hù)作為質(zhì)量紅線嚴(yán)格要求。
隨著國(guó)家及地方政府不斷出臺(tái)環(huán)境保護(hù)政策,綠色生態(tài)發(fā)展理念已經(jīng)深入風(fēng)電建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)。在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中,堅(jiān)持“節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主”的方針,結(jié)合近自然設(shè)計(jì)和近自然施工技術(shù)、在項(xiàng)目全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開發(fā)與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和人文環(huán)境的融合;推進(jìn)基于智能集控系統(tǒng)的無人/少人值守風(fēng)電場(chǎng)建設(shè),減少由于人的活動(dòng)對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)生態(tài)環(huán)境的破壞,縮短項(xiàng)目生態(tài)恢復(fù)期;在無人值守的前提下,實(shí)行區(qū)域化運(yùn)維,并在運(yùn)維、檢修過程中加入生態(tài)監(jiān)測(cè)和生態(tài)補(bǔ)償?shù)沫h(huán)節(jié),幫助加速風(fēng)電場(chǎng)周邊區(qū)域內(nèi)的生態(tài)恢復(fù)以及保持生態(tài)平衡;推進(jìn)基于硬件的快速無功及電壓控制技術(shù),提高機(jī)組自身的高電壓穿越能力,提升并網(wǎng)適應(yīng)水平,建設(shè)環(huán)境友好、電網(wǎng)友好型風(fēng)電場(chǎng)。
“綠水青山就是金山銀山”,風(fēng)電的發(fā)展需要兼顧環(huán)境,我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展正逐步走向成熟,隨著技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步提高,制度、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則更加明確,相信未來風(fēng)電建設(shè)過程實(shí)現(xiàn)效益和生態(tài)并重毋庸置疑。
因地制宜 普遍共識(shí)
中電聯(lián)發(fā)布《2018年前三季度全國(guó)電力供需形勢(shì)分析預(yù)測(cè)報(bào)告》中提到:通過因地制宜發(fā)展分布式光伏、分散式風(fēng)電,以開發(fā)項(xiàng)目為依托,既助力清潔能源發(fā)展,又可切實(shí)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、百姓就業(yè),大力提升能源惠民利民力度。
《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃的通知》提出,有序發(fā)展水電,安全高效發(fā)展核電,優(yōu)化風(fēng)能、太陽能開發(fā)布局,因地制宜發(fā)展生物質(zhì)能、地?zé)崮艿?。在具備資源條件的地方,鼓勵(lì)發(fā)展縣域生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)成型燃料鍋爐及生物天然氣;內(nèi)蒙古因地制宜使用供暖熱源;寧夏自治區(qū)科學(xué)規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)布局和規(guī)模,鼓勵(lì)企業(yè)引進(jìn)推廣微風(fēng)發(fā)電技術(shù),建設(shè)滿足區(qū)域供電需求的小型風(fēng)電項(xiàng)目,形成集中開發(fā)與分散開發(fā)相結(jié)合的風(fēng)電發(fā)展格局,引導(dǎo)企業(yè)在項(xiàng)目開發(fā)地就近發(fā)展風(fēng)機(jī)、葉片等裝備制造及新能源檢修基地;甘肅省組織全省風(fēng)能資源詳查,優(yōu)化風(fēng)電開發(fā)布局,堅(jiān)持集中式與分散式并舉,因地制宜發(fā)展生物質(zhì)能、地?zé)崮艿龋簧綎|省按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、陸海并舉”的原則,圍繞山東半島東部、北部沿海、海上風(fēng)電帶以及魯中、魯西南內(nèi)陸山區(qū)風(fēng)電帶,科學(xué)有序推進(jìn)風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展,并以青島、煙臺(tái)、東營(yíng)、濰坊、威海、日照、濱州等市為重點(diǎn)建設(shè)高端海上風(fēng)電裝備制造基地等,從這些國(guó)家及地方政策可以看到,因地制宜發(fā)展風(fēng)電建設(shè)已經(jīng)成為各級(jí)政府及風(fēng)電企業(yè)的普遍共識(shí)。
未來的風(fēng)電發(fā)展將會(huì)根據(jù)風(fēng)資源分布、地形地貌、配套政策等方面的區(qū)域性差異進(jìn)行因地制宜的個(gè)性化開發(fā)。在區(qū)域發(fā)展的宏觀層面上,根據(jù)不同地區(qū)的資源條件、政策導(dǎo)向可定制集中與分散并舉的個(gè)性化風(fēng)電開發(fā)模式。
因地制宜發(fā)展風(fēng)電建設(shè)不僅可以確保長(zhǎng)遠(yuǎn)能源平衡,保持能源發(fā)展的可持續(xù)性,還可以充分發(fā)揮各地區(qū)的能源優(yōu)勢(shì),緩解不同種類發(fā)電方式之間的矛盾。還將大大減少對(duì)周圍環(huán)境的污染,起到利用清潔可再生資源、節(jié)約不可再生的化石能源、減少污染及保護(hù)生態(tài)環(huán)境的作用,具有明顯的社會(huì)效益和環(huán)境效益。
技術(shù)引領(lǐng) 日益凸顯
近年來,風(fēng)機(jī)制造在大容量、長(zhǎng)葉片、高塔筒、精準(zhǔn)測(cè)風(fēng)等技術(shù)方面有了較大的突破。此外,基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的智能智慧風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)也有了長(zhǎng)足進(jìn)步,增強(qiáng)了機(jī)組在低風(fēng)速條件下的盈利能力,為風(fēng)電項(xiàng)目提質(zhì)增效、降成本、提升設(shè)備可靠性以及環(huán)境適應(yīng)性等方面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
風(fēng)電機(jī)組大型化趨勢(shì)
目前,正在運(yùn)行的最大容量風(fēng)電機(jī)組為Vestas公司V164 8.0兆瓦海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。對(duì)于10兆瓦風(fēng)電機(jī)組,開展前期研發(fā)的研究機(jī)構(gòu)很多,其中已經(jīng)完成概念設(shè)計(jì)的公司有Windetec、Clipper、Sway、Windpower、聯(lián)合動(dòng)力等。另有一些研究機(jī)構(gòu)已開始預(yù)研20~50兆瓦巨型風(fēng)電機(jī)組。
此外,適用于低風(fēng)速、極低風(fēng)速的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的大型化趨勢(shì)也十分明顯,其中主流的1.5兆瓦和2.0兆瓦風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪直徑變化趨勢(shì)如圖所示。同時(shí)隨著風(fēng)輪大型化,塔筒高度也從90米增長(zhǎng)到120米,部分項(xiàng)目已經(jīng)采用140米塔筒,部分廠家正在研發(fā)160米塔筒。
風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)管理智能化趨勢(shì)
風(fēng)電機(jī)組智能化技術(shù)與整機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合,研究風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行和控制規(guī)律,通過智能化的控制技術(shù)減少和避免風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在極限載荷和疲勞載荷,是風(fēng)電控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
此外有資料預(yù)測(cè),2050年電能或?qū)⒄嫉浇K端用能的60%左右,形成以電力為核心的終端能源供應(yīng)系統(tǒng)。因此,以風(fēng)電技術(shù)為代表的新能源技術(shù)也是未來能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的雛形,其智能化技術(shù)發(fā)展是未來能源互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)的基礎(chǔ)組成部分。
風(fēng)電機(jī)組與儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合
電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng),發(fā)輸變電與配用電必須時(shí)刻保持平衡。而風(fēng)能是一種間歇性能源,且風(fēng)速預(yù)測(cè)存在一定的誤差,因此風(fēng)電場(chǎng)不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率,發(fā)電穩(wěn)定性和連續(xù)性較差。大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)電機(jī)組結(jié)合,可以有效抑制或緩解風(fēng)電的波動(dòng)性,減小風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響。只要儲(chǔ)能裝置容量足夠大而且響應(yīng)速度足夠快,就可以實(shí)現(xiàn)任何情況下系統(tǒng)功率的完全平衡,從而達(dá)到一種主動(dòng)致穩(wěn)的狀態(tài)。
智能發(fā)展 勢(shì)在必行
互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)維階段將發(fā)揮重要作用。
在風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃階段,在全球氣象數(shù)據(jù)GFS等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過WRF算法,結(jié)合氣象局?jǐn)?shù)據(jù)以及測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密修正,在風(fēng)電項(xiàng)目宏觀選址階段,立塔測(cè)風(fēng)之前實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃地區(qū)資源情況、風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量以及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評(píng)估,對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目前期工作可以起到重要的指導(dǎo)作用。
微觀選址階段,利用復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)微觀選址軟件進(jìn)行復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源分析與微觀選址工作。針對(duì)國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況,采用CFD算法設(shè)計(jì)、湍流尾流模型建立、資源參數(shù)設(shè)置、與其他軟件模塊接口調(diào)試等多個(gè)核心技術(shù),實(shí)現(xiàn)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理、生成地形拼接與計(jì)算域網(wǎng)格、進(jìn)行風(fēng)資源分析與風(fēng)機(jī)出力計(jì)算系統(tǒng)及風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化選址,并使用容量系數(shù)分布圖代替風(fēng)功率密度分布圖進(jìn)行微觀選址。
智能管控運(yùn)維是風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)電場(chǎng)群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控技術(shù),通過視頻監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)智能化等先進(jìn)技術(shù)手段,逐步實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)少人值守或無人值守、遠(yuǎn)程控制;通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行、設(shè)備故障預(yù)判、設(shè)備狀態(tài)分析、事故分析處理、數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)計(jì)、風(fēng)資源狀況評(píng)估等,實(shí)現(xiàn)智能管理,效益提升。
海上風(fēng)電 迎來爆發(fā)
我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富,5~25米水深、50米高度海上風(fēng)電具備2億千瓦的開發(fā)潛力,5~50米水深、70米高度具備5億千瓦的開發(fā)潛力,另外近岸潮間帶、深遠(yuǎn)海也具備較為豐富的風(fēng)能資源。近年來我國(guó)海上風(fēng)電異軍突起,裝機(jī)規(guī)模連續(xù)5年快速增長(zhǎng),已躍居全球第三。
經(jīng)過11年發(fā)展,截至2017年,中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量116萬千瓦,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到279萬千瓦。海上風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)開花。行走在江蘇、福建、廣東等多個(gè)省份的海岸線,都能看見白色風(fēng)機(jī)的身影。隨著開發(fā)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)力的持續(xù)進(jìn)步,我國(guó)海上風(fēng)電穩(wěn)妥推進(jìn)。2018年中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量116萬千瓦,累計(jì)達(dá)到363萬千瓦。預(yù)測(cè)2019年中國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)423萬千瓦,未來五年(2019~2023)年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為26.02%,預(yù)計(jì)在2023年中國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量將突破千萬千瓦,達(dá)到1067萬千瓦?!吨袊?guó)風(fēng)電發(fā)展路線圖》中明確提出:2020年前,積極有序開發(fā)陸上風(fēng)電,開展近海風(fēng)電示范;2021~2030年,陸上、近海風(fēng)電并重發(fā)展,并開展遠(yuǎn)海風(fēng)電示范;2031~2050年,實(shí)現(xiàn)在東中西部陸上風(fēng)電和近遠(yuǎn)海風(fēng)電的全面發(fā)展。
目前我國(guó)核準(zhǔn)在建海上風(fēng)電項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn),裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大,海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)取得突破,并具備了一定的海上風(fēng)電運(yùn)維經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系不斷完善,同時(shí)在海上風(fēng)電國(guó)際合作方面進(jìn)行了有益的探索。國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家海洋局以及一些沿海地區(qū)的城市包括山東、上海、海南、江蘇、廣東、福建等都印發(fā)了關(guān)于海上風(fēng)電建設(shè)的相關(guān)政策,為中國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)做出相應(yīng)的政策支持。
海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅覆蓋北歐區(qū)域,開始向北美洲、東亞、印度和其他地區(qū)擴(kuò)展。中國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)也將會(huì)有進(jìn)一步的推動(dòng)。在可預(yù)見的未來,盡管歐洲仍將繼續(xù)稱霸海上風(fēng)電市場(chǎng),但目前的趨勢(shì)表明,在政策及技術(shù)的雙重支持下,未來幾年中國(guó)海上風(fēng)電將很有可能呈現(xiàn)全面騰飛的局面。
新能源在中國(guó)乃至全球電力市場(chǎng)中占比大幅上升是顯而易見的,風(fēng)電作為非水可再生能源中的大明星,增勢(shì)將會(huì)尤為顯著。作為可再生能源發(fā)電技術(shù)中最成熟、最具大規(guī)模開發(fā)和最有商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式,在政策及市場(chǎng)的雙面激勵(lì)下,風(fēng)力發(fā)電將繼續(xù)在改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮突出作用。