投資低風(fēng)速風(fēng)電場，如何達(dá)到收益最高？

　　2008年全國風(fēng)能資源詳查和評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，我國陸上風(fēng)能資源豐富區(qū)主要分布在東北、內(nèi)蒙古、華北北部、甘肅酒泉和新疆北部、云貴高原、東南沿海地區(qū)。以70m高度風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為例，內(nèi)蒙古最大，約為15億千瓦，其次是新疆和甘肅，分別為4億千瓦和2.4億千瓦。此外，黑龍江、吉林、遼寧、河北北部，以及山東、江蘇和福建等地沿海區(qū)域風(fēng)能資源豐富地區(qū)面積大，適宜規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電基地。我國中部內(nèi)陸地區(qū)的山脊、臺(tái)地、江湖河岸等特殊地形也有較好的風(fēng)能資源分布，適宜開發(fā)利用分散式風(fēng)電。 由全國10m高度風(fēng)功率密度等值線圖（圖1）可見，我國風(fēng)能資源豐富區(qū)（東南沿海及其附近島嶼、新疆北部、內(nèi)蒙古全境、甘肅北部、“三北”地區(qū)）10m高度年有效風(fēng)能密度都能達(dá)到200W/m2－300W/m2。目前這類地區(qū)的風(fēng)能資源開發(fā)程度較高。相對(duì)于這些地區(qū)之外，除了部分高山和湖泊周圍風(fēng)能資源較豐富外，其他地區(qū)風(fēng)功率密度都在150W/m2以下。
通常行業(yè)內(nèi)將風(fēng)電機(jī)組輪轂高度處年平均風(fēng)速小于6m/s，年平均風(fēng)功率密度在200W/m2以下的風(fēng)電場稱為低風(fēng)速風(fēng)電場。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國范圍內(nèi)可利用的低風(fēng)速資源面積約占全國風(fēng)能資源區(qū)的68%，且均接近電網(wǎng)負(fù)荷的受端地區(qū)，市場前景廣闊。隨著風(fēng)能資源豐富的風(fēng)電場越來越少，而適用于低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)電機(jī)型則越來越多，低風(fēng)速風(fēng)電場的開發(fā)正逐步進(jìn)入發(fā)展期。目前開發(fā)低風(fēng)速風(fēng)電場熱門的省份有江蘇、安徽、河南、湖南、江西、廣西和廣東等。
低風(fēng)速風(fēng)電場的定義
低風(fēng)速風(fēng)電場的概念尚未有統(tǒng)一的定義，參考部分文獻(xiàn)后，較客觀的表述可為：低風(fēng)速風(fēng)電項(xiàng)目是指風(fēng)電機(jī)組輪轂高度上年平均風(fēng)速在5.3m/s－6.5m/s之間，年利用小時(shí)數(shù)在2000h以下的平原或相應(yīng)風(fēng)功率密度的高原區(qū)域內(nèi)可開發(fā)風(fēng)電的項(xiàng)目，其一年內(nèi)風(fēng)速介于3m/s－7m/s的頻率較高。
目前隨著低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)水平提升，年平均風(fēng)速達(dá)到6.0m/s以上，風(fēng)電機(jī)組年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)基本可以達(dá)到2000h。根據(jù)近兩年風(fēng)電項(xiàng)目投資造價(jià)情況分析，年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到2000h以上的風(fēng)電項(xiàng)目都有不錯(cuò)的盈利能力，年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到1800h則大多數(shù)風(fēng)電項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率可以達(dá)到8%的要求。而年平均風(fēng)速小于5.5m/s時(shí)，風(fēng)電項(xiàng)目將面臨較大的投資風(fēng)險(xiǎn)。所以從風(fēng)電開發(fā)商立場考慮，其關(guān)注的低風(fēng)速風(fēng)電項(xiàng)目年平均風(fēng)速基本在5.5m/s－6.0m/s之間，年利用小時(shí)數(shù)在1800h－2000h之間。
低風(fēng)速風(fēng)電項(xiàng)目實(shí)例
一、項(xiàng)目概況
該風(fēng)電項(xiàng)目位于安徽省巢湖南岸低山丘陵地區(qū)，場址區(qū)內(nèi)由多條南北向山梁構(gòu)成，風(fēng)電場內(nèi)機(jī)組主要依靠山脊走勢(shì)呈南北布置。風(fēng)電場平均高程在59m－198m之間。
風(fēng)電場場址區(qū)域80m高度年平均風(fēng)速為5.4m/s，風(fēng)功率密度165.3W/m2；50年一遇10min平均最大風(fēng)速為29.94m/s，宜選用安全等級(jí)為IEC IV（C）類及以上風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電場安全等級(jí)較小。風(fēng)電場位置及地形見圖2。 二、機(jī)型選擇
由于風(fēng)電場安全等級(jí)較小，可以選用國內(nèi)安裝數(shù)量較多、技術(shù)較成熟的幾種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組，機(jī)型參數(shù)見表1。 三、數(shù)據(jù)處理
風(fēng)電場場址區(qū)域內(nèi)有一座80m高度測風(fēng)塔，測風(fēng)數(shù)據(jù)已滿一年，年平均風(fēng)速5.4m/s。通過對(duì)該套數(shù)據(jù)進(jìn)行同比例放大及縮小，將年平均風(fēng)速折算成5.0m/s－5.9m/s、間隔0.1m/s，共獲得十套風(fēng)能資源數(shù)據(jù)。采用WAsP軟件按照不同的年平均風(fēng)速成果計(jì)算威布爾擬合參數(shù)A、k值和各風(fēng)電機(jī)組機(jī)型對(duì)應(yīng)的理論發(fā)電量。
風(fēng)電場年上網(wǎng)電量是在理論發(fā)電量的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)電機(jī)組利用率、氣候影響、空氣密度、功率曲線保證率、尾流影響、控制和湍流、風(fēng)電機(jī)組葉片污染、風(fēng)電場場用電線損等因素和軟件計(jì)算誤差的影響，對(duì)其進(jìn)行修正，得出風(fēng)電場年上網(wǎng)電量。按照該風(fēng)電場特征計(jì)算了風(fēng)電場上網(wǎng)電量綜合折減系數(shù)，并計(jì)算年上網(wǎng)發(fā)電量及風(fēng)電場年利用小時(shí)數(shù)。
A、k值及年利用小時(shí)數(shù)成果見表2。各項(xiàng)折減系數(shù)取值按照工程經(jīng)驗(yàn)估算，見表3。風(fēng)電場年利用小時(shí)數(shù)為上網(wǎng)電量/裝機(jī)容量。 由表2可得，發(fā)電量和單位容量下的掃風(fēng)面積成正比關(guān)系，由于WTG－4機(jī)型單位容量下的掃風(fēng)面積較大，捕捉風(fēng)能的效率較高，所以年上網(wǎng)電量等效利用小時(shí)數(shù)較高。風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)風(fēng)速和額定風(fēng)速越低，則更適應(yīng)低風(fēng)速風(fēng)電場，發(fā)電量相應(yīng)有更大優(yōu)勢(shì)。
四、項(xiàng)目效益分析
根據(jù)國家能源局發(fā)布的《中國風(fēng)電建設(shè)統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)報(bào)告2014》顯示，位于華東低山丘陵地區(qū)風(fēng)電場投資成本約在9000元/kW。國家發(fā)展改革委《關(guān)于完善陸上風(fēng)電光伏發(fā)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)政策的通知》明確了2016年和2018年標(biāo)桿電價(jià)，對(duì)應(yīng)四類風(fēng)能資源地區(qū)具體執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)如下：
（1）2016年、2018年等年份1月1日以后核準(zhǔn)的陸上風(fēng)電項(xiàng)目分別執(zhí)行0.60元/kWh、0.58元/kWh的上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)。
（2）2年核準(zhǔn)期內(nèi)未開工建設(shè)的項(xiàng)目不得執(zhí)行該核準(zhǔn)期對(duì)應(yīng)的標(biāo)桿電價(jià)。
（3）2016年前核準(zhǔn)的陸上風(fēng)電項(xiàng)目但于2017年底前仍未開工建設(shè)的，執(zhí)行2016年上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)。
因此，案例項(xiàng)目的上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)在0.60元/kWh和0.58元/kWh時(shí)分別測算其資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率。另外還考慮了案例項(xiàng)目的造價(jià)水平、發(fā)電量及各項(xiàng)取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測算。根據(jù)國家現(xiàn)行財(cái)稅制度和現(xiàn)行價(jià)格，按國家發(fā)展改革委和建設(shè)部頒發(fā)的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版）進(jìn)行費(fèi)用和效益計(jì)算，考察項(xiàng)目的獲利能力、清償能力等財(cái)務(wù)狀況，以判斷其在財(cái)務(wù)上的可行性。判斷風(fēng)電項(xiàng)目可行的重要參數(shù)是項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（稅后，下同）要達(dá)到8%以上。各機(jī)型在不同風(fēng)速條件下項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率結(jié)果見表4、表5。 根據(jù)表4和表5的結(jié)果可得：
（1）若是采用WTG－1和WTG－3機(jī)型，在2016年電價(jià)政策下，要達(dá)到項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8%的要求，需要項(xiàng)目年平均風(fēng)速達(dá)到5.4m/s－5.5m/s；在2018年電價(jià)政策下，要達(dá)到項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率8%的要求，需要項(xiàng)目年平均風(fēng)速達(dá)到5.6m/s。
（2）若是采用WTG－4機(jī)型，在兩種電價(jià)政策下，在年平均風(fēng)速只要達(dá)到5.3m/s，項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率就能達(dá)到8%，但是該機(jī)型目前尚未大規(guī)模應(yīng)用。
（3）同時(shí)測算出，在2016年電價(jià)政策下，風(fēng)電場利用小時(shí)數(shù)需達(dá)到1800h以上；在2018年電價(jià)政策下，則需達(dá)到1900h以上。對(duì)于案例項(xiàng)目而言，風(fēng)電場實(shí)際年平均風(fēng)速為5.4m/s，宜選用WTG－4機(jī)型，年發(fā)電量等效利用小時(shí)數(shù)2005h時(shí)。經(jīng)測算項(xiàng)目若能在2016年核準(zhǔn)并如期開工建設(shè)，全部全投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（稅前）8.65%，資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（稅后）11.43%，投資回收期9.2年。
結(jié)論
本文通過我國東南地區(qū)某低風(fēng)速風(fēng)電場案例，討論了在目前風(fēng)電機(jī)組制造水平下投資低風(fēng)速風(fēng)電場的必要條件。
（1）低風(fēng)速風(fēng)電場年平均風(fēng)速需達(dá)到5.3m/s以上，且年利用小時(shí)數(shù)需達(dá)到1800h以上，項(xiàng)目才適合投資。
（2）在最新的風(fēng)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)情況下，低風(fēng)速風(fēng)電場需滿足年平均風(fēng)速達(dá)到5.5m/s以上才有較多的可選機(jī)型，使得項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率滿足8%的要求，這樣才能保證項(xiàng)目開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較低。
（3）在年平均風(fēng)速達(dá)到5.3m/s的情況下，目前也有較合適的機(jī)型可選，使得低風(fēng)速風(fēng)電項(xiàng)目基本實(shí)現(xiàn)投資收益目標(biāo)，但是目前此類機(jī)型尚未大規(guī)模安裝應(yīng)用，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
（4）低風(fēng)速風(fēng)電場開發(fā)需要選擇的機(jī)型有如下特點(diǎn)：較大的單位容量掃風(fēng)面積、較低的啟動(dòng)風(fēng)速和額定風(fēng)速。
（5）由于面臨陸上風(fēng)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)的調(diào)整，在2016年和2018年電價(jià)政策下，風(fēng)電場利用小時(shí)數(shù)需達(dá)到1800h和1900h以上，低風(fēng)速風(fēng)電項(xiàng)目才能達(dá)到投資收益目標(biāo)。