在稍早前舉行的2015北京風能大會上，“低風速”不出意外地成為會場內(nèi)外熱議的高頻詞匯之一。按照先易后難的開發(fā)邏輯，隨著國內(nèi)優(yōu)質(zhì)風資源的規(guī)模化大開發(fā)，風速在7米/秒之下的“低品位”資源已成為風企新的競爭起點。
在此背景下，國家層面的風電戰(zhàn)略也指向了低風速資源區(qū)。在國家能源局上半年公布的“十二五”第五批3400萬千瓦風電項目核準計劃中，風資源遠遜于“三北”的中東部和南方地區(qū)首次占據(jù)主要位置,其中山東省以309.62萬千瓦的規(guī)模居首，其次為云南的298.7萬千瓦。從區(qū)域分布來看，中東部和南方地區(qū)核準規(guī)模也已創(chuàng)下歷史新高，其中華東地區(qū)480萬千瓦，華中地區(qū)827萬千瓦，華南地區(qū)865萬千瓦，三個區(qū)域占全部計劃的65%。
業(yè)內(nèi)人士表示，隨著我國低風速風電技術(shù)的快速進步，中東部和南方地區(qū)風電已經(jīng)步入規(guī)模化發(fā)展，預(yù)計“十三五”時期，風電將對上述地區(qū)拉動投資和調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵作用。
分析誤差控制在0.1米/秒內(nèi)
在此之前,業(yè)界公認的我國陸上風電技術(shù)可開發(fā)條件是風資源達到7米/秒。2011年，國家能源局提出風電開發(fā)向中東部轉(zhuǎn)移，同時明確鼓勵低風速風電開發(fā)。在政策引導下，風電開發(fā)和設(shè)備企業(yè)持續(xù)加快技術(shù)和管理創(chuàng)新，目前5.5米/秒甚至更低資源品質(zhì)的風電開發(fā)已成為可能，我國可開發(fā)風能資源的規(guī)模也隨之增至10億千瓦。
隨著越來越多的風電投資企業(yè)將目光南下東移、跑馬圈地，中東部可開發(fā)資源日益減少且開發(fā)難度增加。“復雜的山地地形占據(jù)了目前低風速地區(qū)資源可開發(fā)區(qū)域的大部分比例，可以說，低風速風電開發(fā)進入復雜地形山地階段。”遠景能源副總經(jīng)理王曉宇指出，復雜地形疊加低風速條件，導致準確評估風速水平變得更為困難。遠景能源通過對多個低風速風電場項目的后評估發(fā)現(xiàn)，在低風速風電場設(shè)計過程中，0.1米/秒的風速誤差會帶來2.5-3%的發(fā)電量相對誤差、1.5%的資本金IRR絕對誤差，同時也會帶來評估最大瞬時風速、風切變、入流角等影響機組安全運行的風況特征參數(shù)的很大誤差。
為最大限度減少全生命期管理和應(yīng)用中不可控變量帶來的影響，遠景能源開發(fā)了“格林威治”測風數(shù)據(jù)自動化管理模塊，同時實現(xiàn)了管理數(shù)據(jù)完整性99%以上、有效性98%以上。
“這種標準化的測風數(shù)據(jù)處理支持，分析誤差控制在0.1米/秒以內(nèi)。”遠景能源副總經(jīng)理王曉宇介紹，“格林威治”測風數(shù)據(jù)自動化管理模塊每天自動從郵箱提取數(shù)據(jù)，在超算服務(wù)器進行同步解析，按照數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查算法進行數(shù)據(jù)的質(zhì)量判斷報警，并以郵件或短信的形式即時發(fā)送給工程師。工程師可在任何時間、任何地點監(jiān)控數(shù)據(jù)，并及時安排測風設(shè)備維護。同時，針對完成測風后獲得的測風數(shù)據(jù)集，支持工程師進行深度的標準化數(shù)據(jù)管理。
業(yè)界資深人士認為，“格林威治”的另一個重要意義在于，通過高性能的計算資源和精細化模擬仿真，將機位風資源誤差控制到5%以內(nèi)。準確的測風數(shù)據(jù)、接近實際風況的CFD模擬，為遠景能源確定最優(yōu)的機位優(yōu)化方案打下了堅實基礎(chǔ)。
王曉宇表示，如果是在普通的平原風場,“格林威治”云平臺的作用可能不會發(fā)揮得那么明顯，但山地風場的風險等級遠高于平原風場，格林云平臺運用精準的數(shù)學模型提高了精度，“像拿著放大鏡一樣，把每個點都看得很清楚。然后像編織漁網(wǎng)一樣，把各個點位有效連接起來”。
單純拼風機時代已過去
隨著我國風電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向低風速地區(qū),產(chǎn)業(yè)調(diào)整的步伐也逐漸從過去的單純追求速度和數(shù)量，轉(zhuǎn)向追求質(zhì)量。此前在平原風場開發(fā)風電多是拼風機,而在低風速地區(qū)，特別是復雜山地地形風場,評判標準不再是簡單的發(fā)電量和發(fā)電小數(shù)。
王曉宇表示，常規(guī)的風電場設(shè)計工具只有基于固定容量和單一機型的發(fā)電量最優(yōu)一項優(yōu)化目標，遠景能源的機位優(yōu)化模塊可以分別設(shè)置三個定制化的的多優(yōu)化目標：投資回報率最優(yōu)、現(xiàn)金流最優(yōu)、發(fā)電量最優(yōu)。通過格林云平臺，快速給出不同比選方案，供不同訴求的客戶得到自己最想要的最優(yōu)組合方案。
山地風場地形復雜，機位處風速跨度大，根據(jù)“格林威治”云平臺三種優(yōu)化指標，不同的優(yōu)化指標適合不同的需求。在某典型山地風場中，當以NPV最優(yōu)為優(yōu)化目標時，可優(yōu)化得到53個機位，年等效滿發(fā)小時數(shù)約為3011小時，內(nèi)部收益率為27.0%，凈現(xiàn)值達到13.1億元；當以IRR為優(yōu)化目標時，可優(yōu)化得到33個機位，年等效滿發(fā)小時數(shù)為3283小時，內(nèi)部收益率為28.4%，凈現(xiàn)值為9.2億元；當以發(fā)電量最優(yōu)為優(yōu)化目標時，根據(jù)項目容量50兆瓦限制，可優(yōu)化出25個機位，年等效滿發(fā)小時數(shù)為3356小時，內(nèi)部收益率為28.0%，凈現(xiàn)值為7.1億元。對比三種優(yōu)化結(jié)果，當以NPV最優(yōu)為優(yōu)化目標時，風電場規(guī)模較大，但初始投資較大，適合追求規(guī)模的業(yè)主；當以IRR最優(yōu)為優(yōu)化目標時，更注重單位投資的收益，適合對投資回報率有更高要求的業(yè)主。
軟硬件協(xié)同 智能識別需求
王曉宇表示，針對復雜山地地形，格林威治云平臺在10分鐘時間內(nèi)就可以為業(yè)主完成支持多種機型混排的高精度的高度定制化的微觀選址混排方案，在把控單機適用性和單機經(jīng)濟性的前提下，實現(xiàn)3%-5%的風電場整體發(fā)電量提升，超過5%的經(jīng)濟性收益。
遠景能源的智能工具大大提高了準確性，減少了人工支出，保障了電場收益，為中小開發(fā)商進軍復雜地形低風速風電項目提供了軟件利器。同時，遠景成熟的2兆瓦系列風機平臺的低風速風機產(chǎn)品家族已更加豐富——2.1兆瓦115米和2.2兆瓦121米風輪機組為投資超低風速風資源提供了更多選擇，2.2兆瓦115米風輪山地適用機組更是為復雜地形超高湍流的運行環(huán)境量身打造。
據(jù)了解，憑借測量技術(shù)、數(shù)據(jù)分析專家系統(tǒng)、主動性能控制和基于可靠性的決策算法等多種智能控制技術(shù)，遠景能源各系列的智能風機產(chǎn)品在復雜風況和長期運行中擁有快速的自學習、自適應(yīng)能力。因此，在低風速復雜山地風電場，遠景的智能風機可有效提高能量的捕獲和利用效率，從而為提升風電效益、降低投資風險奠定了堅實基礎(chǔ)。
目前已經(jīng)走過草根階段，并步入規(guī)模化、正規(guī)化發(fā)展的風電行業(yè)，正在由粗放的規(guī)模化突進向以技術(shù)和管理為導向的精細化階段發(fā)展，在這個過程中，軟硬件協(xié)同、智能識別需求的整體解決方案,不僅是遠景能源技術(shù)實力和核心競爭力的關(guān)鍵所在,也將有助于推動我國實現(xiàn)既定的可再生能源發(fā)展目標。
