2.17億千瓦、2.16億千瓦，這分別是截止2020年上半年，全國風(fēng)電和光伏發(fā)電的累計裝機量；而在短短5年前，這一數(shù)據(jù)分別是1.29億千瓦和4318萬千瓦。隨著裝機增速連年放緩，原本具有先發(fā)優(yōu)勢的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正面臨被光伏產(chǎn)業(yè)反超的境地。
近兩年來，除了海上風(fēng)電，平原低風(fēng)速風(fēng)電被認為是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)下一個“希望的田野”。未來，平原地區(qū)低風(fēng)速風(fēng)電能否再次打開風(fēng)電產(chǎn)業(yè)增長的空間？低風(fēng)速風(fēng)電目前能否實現(xiàn)平價上網(wǎng)？產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在哪些瓶頸？為了回答以上問題，記者近日對全國首座整場大規(guī)模采用高塔的平原風(fēng)場——湯陰風(fēng)電場進行了探訪調(diào)研。
低風(fēng)速地區(qū)已具備大規(guī)模開發(fā)風(fēng)電條件
驅(qū)車從河南省鶴壁市向北出城，駛上京港澳高速不久，就能看見三五成群的高大風(fēng)機矗立在廣袤的豫東平原之上，格外顯眼。由于風(fēng)速較低，我國中東南部的風(fēng)電場通常修建在風(fēng)速更高的大山之上，在人口稠密的中東南部平原上修建的風(fēng)電場并不多見。
作為全國最具代表性的平原低風(fēng)速風(fēng)電場，由中國華能集團有限公司投資建設(shè)的河南安陽湯陰風(fēng)電場讓人們看到了低風(fēng)速風(fēng)電的市場潛力。該風(fēng)電場一期工程安裝69臺遠景120米高全鋼塔筒、2.X平臺智能風(fēng)機，裝機容量15.18萬千瓦，2017年9月投資建設(shè)，2018年12月并網(wǎng)，呈現(xiàn)了良好的經(jīng)濟社會效益。
“七八年前，我們認為在河南不太可能開發(fā)風(fēng)電，至少平均風(fēng)速得達到每秒6米以上才具有技術(shù)開發(fā)的條件。”作為風(fēng)電行業(yè)的資深專家，中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專委會秘書長秦海巖起初并不看好平原低風(fēng)速風(fēng)電的發(fā)展。
秦海巖的顧慮有其原因。此前，我國風(fēng)電建設(shè)主要集中在高風(fēng)速的三北地區(qū)（西北、華北和東北）和中東南部的山地，這些地區(qū)的風(fēng)資源都明顯好過平原地區(qū)，且這些區(qū)域往往地廣人稀，具備較好的建設(shè)環(huán)境。
近年來，隨著風(fēng)電技術(shù)的進步，平原低速風(fēng)電場迎來了快速發(fā)展的可能。十多年前，中東南部每年風(fēng)電新增裝機只占20%，大部分是在三北地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場；但在近三五年，中東南部地區(qū)每年新增裝機占比已經(jīng)達到了60%至70%，風(fēng)電建設(shè)總體開始向中東南部轉(zhuǎn)移。
談及轉(zhuǎn)移的原因，秦海巖表示，一是三北地區(qū)電源建設(shè)比較多，而當(dāng)?shù)赜秒娯摵捎邢蓿a(chǎn)生了一些棄風(fēng)限電問題；二是中東南部是我國的電力消費中心，利于風(fēng)電消納。“以前風(fēng)機技術(shù)不具備經(jīng)濟性，但是近幾年隨著風(fēng)機控制策略和智能化的提升，塔筒增高、葉輪直徑增大、單位千瓦掃風(fēng)面積增加，以及制造成本的降低、效率的增加，平原地區(qū)、低風(fēng)速地區(qū)也具備了開發(fā)的條件。”
在人口密集地區(qū)大規(guī)模開發(fā)分散式風(fēng)電其實早有先例。德國跟我國中東南部地區(qū)情況比較類似，其風(fēng)電開發(fā)以小規(guī)模分散式風(fēng)電為主，并沒有大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電基地，德國98%的風(fēng)電場風(fēng)機數(shù)量不超過5臺。在這種模式下，德國風(fēng)電裝機仍然高達6000萬千瓦，單位國土面積裝機量達175千瓦每平方公里。反觀我國中東南部裝機密度高的地方僅為20千瓦每平方公里。
中國工程院院士、原中國工程院副院長杜祥琬曾表示，他搞能源幾十年了，最近這兩年發(fā)生了一個認識上的轉(zhuǎn)變。原來認為中國的能源資源是不匹配的，只能靠西電東送發(fā)展。現(xiàn)在他認為，只要中東南部充分利用身邊的風(fēng)光資源，完全可以實現(xiàn)能源自給。
“中東南部風(fēng)資源理論上是沒有天花板的。”秦海巖表示，他們曾經(jīng)跟氣象局做過風(fēng)資源詳查評估，在中東南部地區(qū)，地面風(fēng)速定到每秒6米以上可以實現(xiàn)2億千瓦裝機；定到每秒5.5米以上保守估計具備10億千瓦的開發(fā)潛力。
現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)
行走在湯陰風(fēng)電場，可以很輕易地發(fā)現(xiàn)其中風(fēng)機的特別之處——塔筒更高，葉片更長。
對于這樣特殊機型的選擇，華能集團河南分公司總經(jīng)理助理廖毛雄解釋說，在風(fēng)速條件方面，河南平原地區(qū)比三北地區(qū)要低，且風(fēng)切變較高（高空風(fēng)速更大）。為了捕獲較高的風(fēng)能，需要選擇更高塔筒、更大葉輪直徑即單位掃風(fēng)面積更大的風(fēng)機。
記者了解到，湯陰風(fēng)電場項目設(shè)計年平均風(fēng)速低至5.62米/秒，采用遠景2.X平臺120米高度全鋼塔筒低風(fēng)速智能風(fēng)機，該機型可最大程度地發(fā)掘和利用河南平原地區(qū)高切變風(fēng)資源優(yōu)勢。
能否提高經(jīng)濟性，實現(xiàn)平價上網(wǎng)，是平原低風(fēng)速風(fēng)電能否大規(guī)模推廣的關(guān)鍵。據(jù)遠景能源高級副總裁田慶軍介紹，湯陰風(fēng)電場建成已有兩三年，屬于中國比較早期的平原風(fēng)電場，采用的是第一代平原風(fēng)機，特點是“雙120”，即120米的塔筒高度加上121米的葉輪直徑。這在當(dāng)時還無法實現(xiàn)平價，基本是在原有國家補貼的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)經(jīng)濟價值。
不過，按照當(dāng)前的技術(shù)能力，實現(xiàn)平價上網(wǎng)已不是難題。遠景能源根據(jù)平原地區(qū)風(fēng)資源高切變的特點，把塔筒的高度從以前的八九十米，抬升到了120米、140米，甚至150米。風(fēng)機葉輪直徑也不斷加大，用于增強風(fēng)機千瓦掃風(fēng)面積，獲取風(fēng)資源的可開發(fā)性。
田慶軍說，遠景去年推出第二代平原風(fēng)機是“雙140”，140米高的塔筒讓風(fēng)資源在原有基礎(chǔ)上增加了0.2至0.4米左右每秒，葉輪直徑也達到141米，基本實現(xiàn)了準平價。今年推出的第三代平原風(fēng)機是“雙150”，150米高的塔筒加上156米的葉輪直徑，在平原地區(qū)可以有效地把風(fēng)資源大幅度提升，從而實現(xiàn)平價上網(wǎng)。
以第三代平原風(fēng)機為例，如果搭建3.0兆瓦150米塔筒156米葉輪直徑的風(fēng)機，年發(fā)電利用小時數(shù)可以在現(xiàn)有2.2兆瓦121米高塔筒風(fēng)機基礎(chǔ)上提升800個小時，達到3000小時以上。在單位造價7500元/千瓦情況下，可以將全生命周期度電成本降到0.3元/千瓦時，對比河南0.3779元/千瓦時的標桿上網(wǎng)電價，意味著一臺3兆瓦的風(fēng)機，平價上網(wǎng)以后每年純利仍然可以接近150萬元，經(jīng)濟效益非常可觀。
“隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，新的材料、新的控制算法的應(yīng)用會讓未來的風(fēng)機更加高效、發(fā)電量更高。”田慶軍表示，以現(xiàn)有技術(shù)而言，在未來一兩年內(nèi)，中國幾乎所有的中東南部省份都可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)。“中國有500多個縣是平原縣域，初步估算平價以后可供開發(fā)的平原項目有1億千瓦以上，所以風(fēng)電平價以后的開發(fā)是沒有瓶頸的，但可能會有其它方面的影響因素，比如政策的支持、消納等問題。”
廖毛雄同樣認為，下一步制約風(fēng)電發(fā)展的主要因素不再是技術(shù)、經(jīng)濟因素，中東南部人口稠密，未來更多是建設(shè)環(huán)境制約，比如老百姓覺得不好看，地方政府不接納等等。“盡管技術(shù)先進，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，但地方不讓建也沒辦法，這個問題對風(fēng)電行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展是很關(guān)鍵的因素，否則中東南部發(fā)展風(fēng)電是很困難的事。”
與環(huán)境融為一體，和地方和諧共生
“剛開始以為建好這個項目會對我們生活造成什么影響，沒想到成了風(fēng)景區(qū)。”談起自家門口的風(fēng)電場，湯陰縣宜溝鎮(zhèn)香寺村村民張樹亮豎起了大拇指。
除了高塔筒、長葉片，湯陰風(fēng)電場還有一個令人稱道的特點——與環(huán)境融為一體，和地方和諧共生。
記者發(fā)現(xiàn)，在塔筒設(shè)計上，該項目改變了傳統(tǒng)白色烤漆設(shè)計，取而代之的是創(chuàng)意涂裝。圖案選用了湯陰精忠報國、甲骨文等文化元素和太行山水畫面，宣傳的是地方文化元素和人文景觀，這在全國尚屬首創(chuàng)，這讓風(fēng)機成了文化藝術(shù)品和網(wǎng)紅打卡地。
走進風(fēng)場升壓站，映入眼簾的不是傳統(tǒng)簡陋的普通廠房，而是一座古色古香的古建筑，建筑內(nèi)部則是獨具現(xiàn)代科技特色的控制中心，古今、科技、環(huán)境融合，相得益彰。
此外，在湯陰風(fēng)電場的上空，也看不見傳統(tǒng)風(fēng)電場密布的桿線，場區(qū)內(nèi)7條集電線路全部以地埋電纜的形式進行鋪設(shè)，不但保持了空間環(huán)境特色，也為政府后期規(guī)劃留足了空間。
“在人口密集的平原地區(qū)修建風(fēng)電場，最大的難題是與當(dāng)?shù)乩习傩蘸驼疁贤ā?rdquo;廖毛雄說，老百姓覺得占用土地了，政府認為影響環(huán)境了，所以在這些項目的建設(shè)中，更應(yīng)該考慮如何做到協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，要解決風(fēng)電與環(huán)境的融合，消除對當(dāng)?shù)鼐坝^上的影響。
平原低風(fēng)速風(fēng)電場普遍面臨土地資源緊缺挑戰(zhàn)，如何合理規(guī)劃并使用有限的土地資源非常關(guān)鍵。田慶軍表示，在項目規(guī)劃階段，華能做了大量準備工作，充分調(diào)查擬規(guī)劃區(qū)域的土地可利用性，隨著項目輸入資料的完整性和準確性，遠景采用自主研發(fā)的格林威治云平臺，在給定的限制性因素下對可開發(fā)的區(qū)域做精細化的資源評估及收益復(fù)核，在通過平臺智能尋優(yōu)最終迭代出最優(yōu)的微觀選址方案，在少占用農(nóng)田耕地的前提下實現(xiàn)了項目收益的最大化。
據(jù)了解，目前在平原地區(qū)修建風(fēng)電，復(fù)耕后，一個機位僅需占用100平方米的空間，建設(shè)期還能幫助當(dāng)?shù)剡M行道路硬化，完善路網(wǎng)建設(shè)。
在景觀設(shè)計方面，風(fēng)機上可做的文章也還有不少。“風(fēng)機這么大的塔筒，既可以彩繪，也可以做電子屏等。隨著風(fēng)電行業(yè)發(fā)展，將來創(chuàng)新一定會層出不窮。”田慶軍說。
此外，對于沒有資源優(yōu)勢和交通優(yōu)勢的貧困地區(qū)而言，發(fā)展風(fēng)電是拉動經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)脫貧致富的有效手段。秦海巖透露，一個行政村只需要拿出200平方米的土地，安裝2臺3兆瓦的風(fēng)機，在平價上網(wǎng)的前提下，一年可以給村集體貢獻近300萬元的凈利潤。
“所以說，風(fēng)電不僅能夠解決當(dāng)?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)調(diào)整的問題，貢獻清潔電力，同時可帶動縣域經(jīng)濟發(fā)展，還能夠給當(dāng)?shù)刂圃煲粋€新的人文景觀，提高當(dāng)?shù)芈糜问杖耄γ利愢l(xiāng)村建設(shè)。”秦海巖表示，“要讓更多老百姓接受風(fēng)電，這樣風(fēng)電的發(fā)展空間就打開了，發(fā)展的最大障礙也解除了。”（王軼辰）
