圖為河南安陽湯陰風電場。
圖為湯陰風電場升壓站。
隨著《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》將低風速分散式風電開發(fā)作為產業(yè)發(fā)展的重點，平原地區(qū)低風速風電場建設逐步提速。由于低風速風電發(fā)展空間巨大，業(yè)內甚至將其稱為風電產業(yè)下一片“希望的田野”。未來，平原地區(qū)低風速風電能否再次打開風電產業(yè)增長空間?低風速風電能否實現(xiàn)平價上網(wǎng)?產業(yè)發(fā)展還存在哪些瓶頸?為了回答這些問題，經濟日報記者近日對全國首座整場大規(guī)模采用高塔的平原風電場——湯陰風電場進行了采訪調研。
2.17億千瓦、2.16億千瓦，這分別是今年上半年全國風電和光伏發(fā)電的累計裝機量。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)勢的風電產業(yè)正面臨被光伏產業(yè)反超的局面。好在隨著風電技術不斷進步，平原低風速風電場迎來快速發(fā)展，逐步打開了風電產業(yè)未來的成長空間。
風電開發(fā)向平原地區(qū)轉移
驅車從河南省鶴壁市向北出城，駛上京港澳高速不久，三五成群的高大風機便映入眼簾，在豫東平原上格外顯眼。由于風速較低，我國中東南部的風電場通常修建在風速更高的大山上，像這樣在人口稠密的中東南部平原上修建風電場并不多見。
作為全國最具代表性的平原低風速風電場，由中國華能集團有限公司投資建設的河南安陽湯陰風電場讓人們看到了低風速風電產業(yè)的市場潛力。該風電場一期工程安裝有69臺遠景120米高全鋼塔筒、2.X平臺智能風機，裝機容量15.18萬千瓦，2017年9月投資建設，2018年12月并網(wǎng)，實現(xiàn)了良好的經濟和社會效益。
“一般情況下，平均風速達到每秒6米以上才具有風電開發(fā)的技術條件，因此在七八年前，我們認為河南并不具備開發(fā)風電的條件。”中國可再生能源學會風能專委會秘書長秦海巖起初并不看好平原低風速風電發(fā)展。
秦海巖的顧慮有其原因。此前，我國風電建設主要集中在高風速的“三北”地區(qū)(西北、華北和東北)和中東南部山地，這些地區(qū)的風資源都明顯好于平原地區(qū)，且這些區(qū)域往往地廣人稀，建設環(huán)境良好。
近年來，隨著風電技術進步，平原低風速風電場迎來快速發(fā)展。10多年前，在每年風電新增裝機中，中東南部只占20%，其余大部分是在“三北”地區(qū);但近三五年來，中東南部地區(qū)占比已經達到了60%至70%，風電項目建設總體開始向中東南部轉移。
談及轉移原因，秦海巖認為，一是“三北”地區(qū)電源建設比較多，而當?shù)赜秒娯摵捎邢?，產生了一些棄風限電問題;二是中東南部是我國電力消費中心，有利于風電消納。“以前風機技術不具備經濟性，但是近幾年隨著風機控制策略和智能化水平提升，塔筒增高、葉輪直徑增大、單位千瓦掃風面積增加，以及制造成本降低、效率增加，平原地區(qū)、低風速地區(qū)也具備了開發(fā)條件。”秦海巖說。
在人口密集地區(qū)大規(guī)模開發(fā)分散式風電其實早有先例。德國跟我國中東南部地區(qū)情況比較類似，其風電開發(fā)以小規(guī)模分散式風電為主，并沒有大規(guī)模發(fā)展風電基地，德國98%的風電場風機數(shù)量不超過5臺。但在這種模式下，德國風電裝機仍然高達6000萬千瓦，單位國土面積裝機量達每平方公里175千瓦，反觀我國中東南部裝機密度高的地方也僅為每平方公里20千瓦。
中國工程院院士、原中國工程院副院長杜祥琬表示，近年來，風電產業(yè)在認識上發(fā)生了轉變，原來認為按照中國的能源資源稟賦，只能靠西電東送發(fā)展，現(xiàn)在則認為，只要中東南部充分利用好風光資源，完全可以實現(xiàn)能源自給。
“中東南部風資源理論上是沒有‘天花板’的。”秦海巖說，對風資源的調查評估顯示，在中東南部地區(qū)，地面風速定到每秒6米以上可以實現(xiàn)2億千瓦裝機量;地面風速定到每秒5.5米以上保守估計可具備10億千瓦的開發(fā)潛力。
事實上，自國家能源局印發(fā)《關于加快推進分散式接入風電項目建設有關要求的通知》以來，經過政策催化與技術積累，我國分散式風電已呈現(xiàn)加快發(fā)展特點。去年，黑龍江、內蒙古、廣西、河南、安徽、青海等省份新增分散式風電核準容量1120萬千瓦，超過集中式風電。其中，2019年新增并網(wǎng)容量73萬千瓦，主要分布在黑龍江、河南、內蒙古和遼寧等地。
技術進步推動平價上網(wǎng)
行走在湯陰風電場，可以很清晰地發(fā)現(xiàn)風機的特別之處——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理助理廖毛雄表示，在風速條件方面，河南平原地區(qū)的要求比“三北”地區(qū)要低，且風切變較高(高空風速更大)。為了捕獲較高風能，需要選擇更高塔筒、更大葉輪直徑即單位掃風面積更大的風機。
記者了解到，湯陰風電場項目設計年平均風速低至5.62米/秒，采用遠景2.X平臺120米高度全鋼塔筒低風速智能風機，該機型可最大程度地發(fā)掘和利用河南平原地區(qū)高切變風資源優(yōu)勢。
隨著風電技術快速進步，資源優(yōu)良、建設成本低、投資和市場條件好的地區(qū)，已初步具備與燃煤標桿上網(wǎng)電價平價的條件。今年是我國陸上風電國家提供補貼的最后一年，為提高風電市場競爭力，去年5月我國公布了2019年第一批風電平價上網(wǎng)項目。今年以后，中國陸上風電將主要以無補貼平價上網(wǎng)形式發(fā)展。
未來，能否提高經濟性，實現(xiàn)平價上網(wǎng)，是平原低風速風電能否大規(guī)模推廣的關鍵。據(jù)遠景能源有限公司高級副總裁田慶軍介紹，湯陰風電場建成已有兩三年，屬于我國比較早期的平原風電場，采用的是第一代平原風機，特點是“雙120”，即120米的塔筒高度加上121米的葉輪直徑，這種技術特點在當時還無法實現(xiàn)平價上網(wǎng)，基本是在原有國家補貼的基礎上實現(xiàn)經濟價值。
不過，按照當前的技術能力，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)風資源高切變特點，把塔筒的高度從以前的80米、90米抬升到了120米、140米甚至150米。風機葉輪直徑也不斷加大，用于增強風機掃風面積，獲取風資源的可開發(fā)性。
田慶軍說，遠景能源去年推出的第二代平原風機是“雙140”，140米高的塔筒搭配141米葉輪直徑，基本實現(xiàn)了準平價。今年推出的第三代平原風機是“雙150”，150米高的塔筒加上156米葉輪直徑，在平原地區(qū)可以有效地把風資源大幅度提升，從而實現(xiàn)平價上網(wǎng)。
以第三代平原風機為例，如果搭建3兆瓦150米塔筒156米葉輪直徑的風機，年發(fā)電利用小時數(shù)可以在現(xiàn)有2.2兆瓦121米高塔筒風機基礎上提升800個小時，達到3000小時以上。在單位造價7500元/千瓦情況下，可以將全生命周期千瓦時電成本降到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3.0兆瓦的風機，平價上網(wǎng)以后每年純利仍然可以接近150萬元，經濟效益非?？捎^。
“隨著技術不斷創(chuàng)新，新材料、新控制算法應用會讓未來的風機更加高效、發(fā)電量更高。”田慶軍表示，以現(xiàn)有技術而言，在未來一兩年內，中國幾乎所有的中東南部省份都可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)，其中500多個縣是平原縣域，初步估算平價上網(wǎng)后可供開發(fā)的平原項目有1億千瓦以上。
廖毛雄認為，由于中東南部地區(qū)人口稠密，未來制約風電發(fā)展的主要因素是環(huán)境制約，而不是技術與經濟因素。此外，地方政府能否批準建設更多風電項目，對風電行業(yè)而言是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素。
風電場成了網(wǎng)紅打卡地
“剛開始以為這個項目會對生活造成不良影響，沒想到卻成了風景區(qū)。”談起自家門口的風電場，河南省安陽市湯陰縣宜溝鎮(zhèn)香寺村村民張樹亮對家門口的風電項目豎起了大拇指。如今，湯陰風電場已經與周邊環(huán)境融為一體，與自然和諧共生。
記者發(fā)現(xiàn)，在風機塔筒設計上，該項目改變了傳統(tǒng)白色烤漆設計，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，宣傳的是地方文化和人文景觀，這在全國尚屬首創(chuàng)，也讓風機成了文化藝術品和網(wǎng)紅打卡地。
走進風電場升壓站，映入眼簾的不是簡陋的廠房，而是一座古色古香的建筑，建筑內部獨具現(xiàn)代科技特色的控制中心將古今、科技、環(huán)境等元素相融合。在湯陰風電場的上空也看不見傳統(tǒng)風電場密布的桿線，場區(qū)內7條集電線路全部以地埋電纜形式鋪設，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)修建風電場，最大的難題是與當?shù)厝罕姾驼疁贤ā?rdquo;廖毛雄說，群眾覺得項目占用了土地，政府認為影響了環(huán)境，因此在這些項目建設中，應考慮如何做到協(xié)調發(fā)展，解決風電項目與自然環(huán)境和諧發(fā)展。
平原低風速風電場普遍面臨土地資源緊缺的挑戰(zhàn)，如何合理規(guī)劃并使用有限的土地資源非常關鍵。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不斷提高，華能采用自主研發(fā)的格林威治云平臺，在給定的限制性因素下對可開發(fā)區(qū)域做精細化資源評估及收益復核，通過平臺智能尋優(yōu)最終產生最優(yōu)微觀選址方案，在少占用耕地的前提下實現(xiàn)項目效益最大化。
據(jù)了解，平原地區(qū)修建的風電項目在土地復耕后，一個機位僅需占用100平方米空間，建設期還能幫助當?shù)貙嵤┑缆酚不?，完善路網(wǎng)建設。在景觀設計方面，風機上可做的文章也不少。“風機的大塔筒既可以彩繪，也可以做電子屏。隨著風電行業(yè)發(fā)展，未來的項目創(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)展風電是拉動經濟發(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平方米土地，安裝兩臺3兆瓦風機，在平價上網(wǎng)前提下，一年可為村集體貢獻近300萬元凈利潤。
“所以說，風電不僅能夠解決當?shù)啬茉唇Y構調整的問題，貢獻清潔電力，帶動縣域經濟發(fā)展，還能給當?shù)貏?chuàng)造一個新的人文景觀，促進旅游業(yè)發(fā)展，助力美麗鄉(xiāng)村建設。”秦海巖表示，讓更多群眾接受風電，這樣風電的發(fā)展空間就打開了。
對于風電產業(yè)下一步規(guī)劃，水電水利規(guī)劃設計總院副院長易躍春表示，中東南部區(qū)域靠近電力負荷中心便于消納，是近期風電開發(fā)重點區(qū)域之一，但受限于風能資源與土地資源影響，今后將以協(xié)調風電發(fā)展與生態(tài)保護、促進低風速利用為工作重點，不斷提升風電在當?shù)啬茉唇Y構中的比重。
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