破譯低風(fēng)速高發(fā)電量密碼

低風(fēng)速風(fēng)電迎來(lái)高速發(fā)展期

與高風(fēng)速區(qū)域相比，低風(fēng)速區(qū)域開發(fā)風(fēng)電存在四方面優(yōu)勢(shì)：

一是可開發(fā)面積廣，開發(fā)潛能巨大；

二是接近負(fù)荷中心，不存在遠(yuǎn)距離送出，降低送出成本；

三是電網(wǎng)條件好，低風(fēng)速風(fēng)電既可并網(wǎng)，也可離網(wǎng)就地使用，運(yùn)行方式靈活方便；

四是低風(fēng)速風(fēng)電單位造價(jià)會(huì)隨著推廣規(guī)模的不斷擴(kuò)大而降低。

隨著我國(guó)低風(fēng)速風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，中東部和南方資源區(qū)的風(fēng)電已經(jīng)步入規(guī)模化發(fā)展，預(yù)計(jì)“十三五”期間，中南部省份大量平均風(fēng)速處于5.5~6.5米/秒的低風(fēng)速或超低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)，將成為建設(shè)重點(diǎn)。加強(qiáng)低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)將被納入“十三五”風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，其相對(duì)應(yīng)政策的需求也在增加。

政策層面講，相關(guān)部門正在加緊風(fēng)電接入電網(wǎng)和市場(chǎng)消納研究，著重提出電網(wǎng)受端省區(qū)的低風(fēng)速風(fēng)電開發(fā)和電網(wǎng)消納問(wèn)題。這預(yù)示著未來(lái)將加大這些低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模目標(biāo)，某些省區(qū)的發(fā)展目標(biāo)有望從不足10%提高到20%。

但也應(yīng)該看到，從近幾年數(shù)據(jù)來(lái)看，低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電年利用小時(shí)數(shù)較好，但其開發(fā)還存在三個(gè)問(wèn)題。

一是資源分布較分散，不利于大規(guī)模開發(fā)；

二是地質(zhì)條件較復(fù)雜，增加項(xiàng)目建設(shè)不確定性；

三是氣象災(zāi)害多，主要在我國(guó)西南部地區(qū)，存在冰凍、覆冰、雷擊、地質(zhì)災(zāi)害等。

這類風(fēng)區(qū)主要是局地風(fēng)，如山谷風(fēng)、峽谷風(fēng)、爬坡風(fēng)等，這幾類局地風(fēng)的共性是變風(fēng)向。我國(guó)低風(fēng)速地區(qū)還存在進(jìn)場(chǎng)道路、交通運(yùn)輸條件復(fù)雜，施工難度較大等缺點(diǎn)。

近年來(lái)，中車株洲所、東方風(fēng)電、明陽(yáng)風(fēng)電、遠(yuǎn)景能源、上海電氣等整機(jī)制造企業(yè)紛紛就低風(fēng)速和超低風(fēng)速的大功率機(jī)組傳動(dòng)鏈類型、風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、低風(fēng)速風(fēng)電投資生產(chǎn)建設(shè)分析、低風(fēng)速大容量機(jī)組發(fā)展趨勢(shì)、低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地風(fēng)電場(chǎng)解決方案、低風(fēng)速風(fēng)機(jī)運(yùn)維、無(wú)人機(jī)技術(shù)等方面做了大量研究和探討，并針對(duì)低風(fēng)速、高海拔、山地丘陵地區(qū)制定了個(gè)性化的系統(tǒng)解決方案。

最大限度提高發(fā)電量

以湖南鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)為例，該風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)量88兆瓦，分為兩期建設(shè)。其中一期項(xiàng)目安裝25臺(tái)中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司（簡(jiǎn)稱“中車株洲所”）WT110-2000型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，于2015年6月7日全部并網(wǎng)發(fā)電。二期項(xiàng)目安裝19臺(tái)中車株洲所WT110-2000型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，于2016年2月1日19臺(tái)全部并網(wǎng)發(fā)電。

“鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率等級(jí)接近2級(jí)，年平均風(fēng)速為5.18米/秒。雖然風(fēng)資源不占優(yōu)勢(shì)，但通過(guò)科學(xué)的風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)的微觀選址、合理的機(jī)組選型、精細(xì)的后期運(yùn)維，2016年滿發(fā)小時(shí)數(shù)仍達(dá)到2080小時(shí)，在南方低風(fēng)速地區(qū)處于上佳水平。”前不久，鳳凰山風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)長(zhǎng)王穩(wěn)在風(fēng)電場(chǎng)接受《中國(guó)電力報(bào)》記者采訪時(shí)表示，低風(fēng)速型風(fēng)電場(chǎng)要充分利用風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源，提高發(fā)電效益，就必須選擇發(fā)電效率高的大葉輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

據(jù)了解，中車株洲所WT110-2000機(jī)型葉輪直徑110米，在2012年簽合同時(shí)是非常理想和先進(jìn)的低風(fēng)速機(jī)型。另外，整機(jī)供應(yīng)商就在株洲本地，在后續(xù)服務(wù)方面也更加便利。該機(jī)型作為最早投入到年平均風(fēng)速6.5米/秒左右的低風(fēng)速風(fēng)區(qū)的機(jī)型，在行業(yè)內(nèi)首先開展了圍繞整機(jī)動(dòng)力學(xué)建模采用的剛?cè)狁詈系母呔饶Ｐ停靡孕Ｕ麢C(jī)模型，為獲取更為準(zhǔn)確的整機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)打下基礎(chǔ)。

建立更符合實(shí)際的整機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，包括塔筒柔性體模型、傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)模型、風(fēng)輪氣動(dòng)力模型、變漿控制模型、電氣控制模型等，形成氣-固相互耦合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并開展了整機(jī)動(dòng)力學(xué)匹配、穩(wěn)定性分析工作。