工程設(shè)計的理念，貫穿所有非工業(yè)體系，一切都是可以設(shè)計的。對個人生活服務(wù)的“工程設(shè)計”，美其名曰就是“私人訂制”。風(fēng)電場也是可以私人訂制，你的風(fēng)電場就讓我們的風(fēng)資源“風(fēng)水先生”來個“私人訂制”吧。
筆者作為風(fēng)資源工程師已十余年，經(jīng)歷數(shù)百個風(fēng)電場風(fēng)資源評估與方案設(shè)計，近年越來越感覺到：一個好的風(fēng)場是設(shè)計出來的，一個風(fēng)資源工程師實際上應(yīng)該定位為風(fēng)場設(shè)計師。
風(fēng)資源工程師主要的工作是風(fēng)電場宏觀選址、微觀選址，后來又陸續(xù)開展后評估的一些工作；聚焦于風(fēng)場的測風(fēng)數(shù)據(jù)分析、風(fēng)場選址與機型選擇、產(chǎn)能評估等；隨著大批量的風(fēng)場投產(chǎn)運行，很多風(fēng)場運行數(shù)據(jù)可以供研究上述前期工作的準確性。從目前大量運行風(fēng)場案例分析來看，完全沒有問題的風(fēng)場極少，更多的風(fēng)電場總有一些機組屬于低效資產(chǎn)或者亞健康狀態(tài)運行，雖有不少風(fēng)資源條件非常好的風(fēng)場產(chǎn)能表現(xiàn)很好，但是細細分析下來仍然掩蓋不了層層問題。通過這幾年處理風(fēng)場運行中疑難雜癥的經(jīng)驗，除了我們經(jīng)常呼吁的要重視風(fēng)場宏觀選址、重視測風(fēng)塔的安裝和維護、重視數(shù)據(jù)分析和軟件仿真的準確性這些內(nèi)容以外，風(fēng)資源工程師應(yīng)進一步的要懂得如何去設(shè)計一個風(fēng)電場，一定要摒棄“湊活著排排風(fēng)機，差不多做做產(chǎn)能預(yù)估，只要能過投資核算，就最后給出一個不能經(jīng)過歷史考驗的結(jié)果”；而一定要全方位的結(jié)合風(fēng)況、安全、道路、線路、施工、經(jīng)評的因素去考慮一個風(fēng)電場機組的機位點排布與數(shù)量+單機和全場容量+輪轂高度的最優(yōu)組配。
要做到設(shè)計風(fēng)電場，軟件工具固然是要精通，但是不能依賴軟件工具，風(fēng)場設(shè)計師的價值也不能只是使用軟件工具。那么，一個風(fēng)場設(shè)計師如何能夠做到設(shè)計一個好的風(fēng)電場呢？
1-通過風(fēng)電場案例分析和研究，總結(jié)過往經(jīng)驗指導(dǎo)現(xiàn)有項目的設(shè)計
?。?）通過運行風(fēng)場案例分析檢驗風(fēng)資源微觀選址實際效果。風(fēng)資源工作主要為解決風(fēng)資源評估和產(chǎn)能預(yù)測以及安全校核問題為目的，一旦機組投產(chǎn)發(fā)電，風(fēng)資源團隊對于評估結(jié)論的準確性、機組運行是否達到預(yù)期等都應(yīng)做后續(xù)追蹤，通過實際結(jié)果反饋前期設(shè)計工作的質(zhì)量，藉此積累成功經(jīng)驗。目前，我們針對風(fēng)場微觀選址復(fù)核相關(guān)已完成100余個項目不同類型的案例分析工作，并為機組選型優(yōu)化、機組間距優(yōu)化布局、機組尾流損失優(yōu)化等方面提供大量經(jīng)驗，也撰寫了一系列的論文和技術(shù)導(dǎo)則。
?。?）通過 “大數(shù)據(jù)”研究，促進風(fēng)資源技術(shù)適應(yīng)中國風(fēng)電發(fā)展，提高復(fù)雜氣候、地理條件的項目風(fēng)電場設(shè)計水平。目前，筆者供職的單位在全國有近600多個項目、總計20000余臺機組在不同氣候、地理條件下運行。我國的風(fēng)能資源條件復(fù)雜，存在著臺風(fēng)、冰凍、高濕、低溫等各種高影響氣候因素，也存在著潮間帶、高海拔、丘陵林區(qū)、復(fù)雜山地等各類復(fù)雜地理條件。歐美國家是風(fēng)資源技術(shù)的起源地，但較少存在上述特殊的氣候和地理條件。當(dāng)前的技術(shù)、工具、理念均屬于“舶來品”，應(yīng)通過研究工作彌補相關(guān)技術(shù)缺陷。通過大量的機組數(shù)據(jù)研究，以及在風(fēng)場建設(shè)到投產(chǎn)中的實際投資和產(chǎn)出，提出適應(yīng)中國風(fēng)資源條件的風(fēng)電場定制化設(shè)計方案。
需要強調(diào)的是風(fēng)電場定制化設(shè)計方案很多人都在提，究竟什么是定制化呢？不同單機容量機組混排？不同葉輪直徑抑或輪轂高度？
個人認為不盡然，風(fēng)場設(shè)計師們下一步要做的就是從大數(shù)據(jù)研究的基礎(chǔ)上，提出基于目標風(fēng)電場的機組載荷、環(huán)境適應(yīng)性、零部件配置的定制化、風(fēng)場建設(shè)和運維，風(fēng)機——由風(fēng)和氣象到機位、機組、風(fēng)場的定制化。
2.通過嚴格的過程與結(jié)果控制，保證設(shè)計工作的高效高質(zhì)
風(fēng)電場的設(shè)計基本可分為風(fēng)能資源評估、風(fēng)電場設(shè)計和機組適應(yīng)性評估等。
這些工作在實施過程中均需要滿足工作流程要求，建立完善的規(guī)范和制度，來保證過程控制的嚴格執(zhí)行。這幾年陸續(xù)完善了相當(dāng)多的規(guī)范和要求，比如：《風(fēng)資源資料需求清單》、《風(fēng)場宏觀選址規(guī)范》、《風(fēng)電場現(xiàn)場踏勘調(diào)查表》、《風(fēng)機選型操作流程》、《風(fēng)資源微觀選址（復(fù)核）工作標準》、《風(fēng)場設(shè)計標準作業(yè)規(guī)范》。
同時，結(jié)合氣象行業(yè)的經(jīng)驗，我們也開展了項目設(shè)計會商機制，這個制度的好處既是群策群力、集思廣益，也是提供年輕風(fēng)資源設(shè)計師們展示自己能力，暴露自己問題的機會，讓很多風(fēng)險消弭在前期階段。
3.始終要尊重和理解風(fēng)資源的不確定性
筆者這幾年組織大量的人力物力編制了各類風(fēng)資源計算軟件工具，通過這些工具對各類型數(shù)據(jù)的進行精細化分析和分解，實現(xiàn)風(fēng)資源特性的多維度呈現(xiàn)、立體交叉比較，盡可能的減少風(fēng)場設(shè)計成果不確定性，為風(fēng)電場全場與單機發(fā)電量計算打下堅實基礎(chǔ)。
然而，風(fēng)資源跟氣象預(yù)報一樣，永遠存在廣大人民群眾希望100%精準預(yù)報而“臣妾做不到”的人民內(nèi)部矛盾。風(fēng)資源確實存在著目前行業(yè)里力有不逮的困難，很多問題在現(xiàn)階段是搞不清楚的，這些就是風(fēng)資源的不確定性，在工程上這是允許存在的，實際上也是可以用工程的思路去解決。這事情就跟相關(guān)性和相似度的概念一樣，有定量的東西存在同時也有只能定性的東西。風(fēng)資源不確定性的另一個描述，實際是“損失的發(fā)電量去哪了”?？赡荞R上會扯到一個敏感又跳不過的行業(yè)話題——在國外的搞法是Uncertainty；在國內(nèi)叫做折減。
我們有一個好處就是數(shù)據(jù)多，針對發(fā)電量折減計算也做了較為深入的研究。因為這個事情不準確的取值，無法在同一個平臺上進行設(shè)計成效的對比，不能在同一個頻道上對話。甚至，被人通過數(shù)字游戲大法給忽悠瘸了。
我的師長、老領(lǐng)導(dǎo)首創(chuàng)對風(fēng)電場各個折減相關(guān)項進行了實際調(diào)查研究，減少因折減系數(shù)取值的誤差導(dǎo)致的單機發(fā)電量計算不準確。如：某南方項目，通過完整一年測風(fēng)數(shù)據(jù)計算的發(fā)電量與當(dāng)年實際上網(wǎng)電量對比（設(shè)計風(fēng)速和實際風(fēng)速接近的情況），求取當(dāng)年的綜合折減系數(shù)。經(jīng)計算，當(dāng)年由測風(fēng)塔經(jīng)軟件推至輪轂高度風(fēng)速6.23m/s,使用GW82/1500機組全年上網(wǎng)電量2570h，綜合折減率15.6%。
?類似的，從多個現(xiàn)場運行后評估得知，機組在云南某項目的綜合折減系數(shù)為10%，貴州某項目的綜合折減系數(shù)為18%，江西15%，山東20%，綜上所述，越來越多的案例與數(shù)據(jù)表明在風(fēng)資源設(shè)計師嚴格控制好流程的前提下，考慮未來生命周期各類影響機組綜合折減系數(shù)應(yīng)不高于25%。
4.提高人員能力素質(zhì)與設(shè)備的配置水平
目前，筆者所在的風(fēng)資源團隊中半數(shù)為擁有高學(xué)歷的博士、碩士，還擁有10年以上風(fēng)資源工作經(jīng)驗的員工數(shù)名。針對對風(fēng)場開發(fā)、建設(shè)、運維各個階段不同需求特性，實施風(fēng)電場全生命周期的風(fēng)資源資源工作，以戰(zhàn)代練，通過全方位的專業(yè)研究提升人員能力素質(zhì)。為保證風(fēng)場設(shè)計的準確性、科學(xué)性，配備了大量的高精度測繪和測量裝備，如地質(zhì)羅盤、GPS、激光測距儀、激光測風(fēng)儀等高精尖設(shè)備。目前擁有通用的各類風(fēng)資源評估軟件，如WAsP、WindFarmer、WindPRO、WT、WindSim等。并根據(jù)業(yè)務(wù)需求構(gòu)建了數(shù)字化的風(fēng)資源應(yīng)用場景，如用于宏觀選址和現(xiàn)場踏勘的FreeMeso，用于全生命周期風(fēng)資源數(shù)據(jù)分析和仿真評估的WindUnified。
古人云“工欲善其事必先利其器”，培養(yǎng)一批能成大器的人才不容易，操作高精尖的設(shè)備儀器并能產(chǎn)出高水平成果不容易，人和物變成風(fēng)資源利器何其難也！這是目前整個行業(yè)的薄弱點、痛點和難點，風(fēng)電場設(shè)計師的培養(yǎng)應(yīng)避免拔苗助長，需要休養(yǎng)生息、厚積薄發(fā)，不疾不徐地培養(yǎng)一批具有過硬素質(zhì)、能力全面綜合、有前瞻眼光、專業(yè)有擔(dān)當(dāng)?shù)娘L(fēng)場設(shè)計師隊伍其實是任重道遠的。
好的，風(fēng)電場是設(shè)計出來的。
