DQZHAN訊：低風速風電 下一個藍海

當下，我國低風速風電開發已經蔚然成風，成為整個風電市場版圖的重要組成部分。綜合已有信息來判斷，這種勢頭在“十三五”時期還將延續下去。與此同時，低風速風電開發仍面臨著一些政策、技術等方面的難題，需要業內共同努力加以破解。

自2011 年5 月我國首座低風速風電場——來安風電場建成投產以來，已經整整過去了6 個年頭。其間，風電開發在低風速地區呈遍地開花之勢，產業鏈逐步成型，不僅機型日益豐富，機組性能得到大幅提高，施工建設和運維保障能力也有了質的提升。隨著《風電發展“十三五”規劃》明確將中東部和南方地區作為發展重心，低風速風電迎來新一輪機遇期。然而，目前低風速風電開發的風險依然較高，并且由于開發條件越來越差，風險可能還會加大。在這種情況下，如何才能抓住機遇加速低風速風電市場走向成熟?回答這個問題時，我們或許可以將湖南作為樣本，從中管窺一二。

低風速風電開發的湖南樣本

湖南，地處我國中南部，境內多山，風資源條件較差，整體上屬于低風速區域。就是這樣一個此前并不被看好的省份，近些年卻在風電發展上一路高歌猛進，成為中東部內陸地區山地風電開發的示范省。

截至今年3 月底，湖南累計完成風電投資200 億元以上，建成風電場44 個、裝機容量225 萬千瓦;在建風電項目50 個、裝機容量250 萬千瓦。此外，還有500 萬千瓦的項目進入核準待建或者開展前期工作的階段。

這是本刊記者從湖南省能源局獲得的信息。

風電的快速發展，較好地優化了該省的能源結構。據湖南省發展改革委副主任、省能源局局長劉年來介紹，2016 年，風電占全省電力總裝機的5.26%，全年累計發電39.3 億千瓦時，較2015 年增加76.45%，占總發電量的2.95%。

支撐這一良好局面的則是一條完善的風電產業鏈。目前，以中車株洲所、湘電風能、三一重能為代表的整機企業，以中南勘測設計院、湖南省電力設計院為代表的咨詢設計機構，以湖南火電、湖南建工為代表的施工企業，以華電、華能等五大發電集團為代表的投資商，以及葉片、變電設備、電線電纜零部件制造商等齊聚湖南，涵蓋設計咨詢、產品研發、裝備制造、風電場建設、電力輸送等環節，產業集群效應凸顯。

這在株洲表現得尤為突出。

從某種意義上來說，株洲算得上是湖南風電開發的“歷史源頭”。早在2007 年，中車株洲所研制的WT1650 型風電機組就在郴州江華沱江風電場并網發電，打破了湖南無大型風力發電的歷史;一年后，同樣吊裝了中車機組的郴州仰天湖風電場投運，這是湖南頭個大型風電項目，開創了山區低風速風電的先河。

深厚的歷史積淀，成就了株洲風電產業的今日成就。“株洲已經形成了以中車株洲所為代表、以具備‘高鐵基因’的發電機、葉片、變流器、減震器等零部件為主的較為完整的風電產業集群。2016 年，全市風電產業實現銷售收入近100 億元。”株洲市委副書記、市長陽衛國指出，“下一階段，將以打造‘株洲˙ 中國動力谷’為抓手，加快構建以風電產業等為代表的新能源發展戰略聯盟。”

中車風電制定的“十三五”戰略規劃很好地契合了上述說法。據中車株洲所副總經理范寶林透露，中車正在推進“1+N+1”的產業發展戰略，其中風電產業是作為軌道交通之外的**支柱產業進行強勢打造。

正是在中車風電等各方的共同努力下，湖南具備了較強的風電技術研發實力。其中，中車株洲所把軌道交通方面積累的成熟研發經驗移植到風電機組產品中，在高海拔和低風速市場擁有較強的競爭優勢，中車株洲時代新材在葉片設計、成型工藝、材料技術研發等方面具備較強的技術優勢;湘電風能擁有國家風力發電研發(實驗)中心等***研發平臺;三一重能提出低風速大葉片智能控制解決方案;中南勘測設計院、湖南省電力設計院在超低風速山地風電項目規劃設計、總承包及建設運營等方面建樹頗多;中南大學、湘南大學則先后承擔了一批風電產學研項目，一批具有自主知識產權的技術已運用于風電設備。

技術進步帶來的則是經濟性的提升。據三一重能研究院副院長胡杰測算，在湖南，風電項目的收益率要達到10% 以上，年利用小時數必須高于1750 小時;而要把收益率提高到14%、15%，年利用小時數就不能低于1900小時。

記者從多個渠道拿到的資料則顯示，2016年，湖南全省的風電設備平均年利用小時數為2125 小時，部分風電場甚至達到2500 小時左右。這意味著，大部分項目都能獲得較為可觀的收益，投資回收期大大縮短。比如，位于郴州的太平里風電場因投運后的發電能力遠超設計值，預計將在5 年左右即可收回成本。

在湖南的示范帶動下，中南部低風速風電市場吸引了眾多投資商的目光。神華新能源華中區域籌建處主任龍云漢就表示，未來3 年神華將與擁有地域和技術優勢的中車株洲所共同開發約300 萬千瓦的風電項目。

雖然湖南的風電開發已經卓有成效，但中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖認為，“如果將5 米/ 秒作為技術開發指標，湖南可開發的風資源達2800 萬千瓦，目前僅利用了1/10，仍大有可為。”

這個結論同樣適用于國內范圍內的低風速區域。據國家氣象局評估，中東部和南部地區風速在5 米/ 秒以上達到經濟開發價值的風資源技術可開發量接近9 億千瓦，可挖掘的空間還很大。而在范寶林看來，這個規模還會進一步擴大，因為隨著新機型的推出，能夠實現經濟性開發的*低風速將從目前的5 米/ 秒下探到4.8 米/ 秒，甚至更低。

可以說，隨著經濟性的提升，前景廣闊的低風速地區勢必將成為我國風電開發的下一個“藍海”。

向整體解決方案提供商轉型

湖南等低風速地區，以山地和丘陵為主，地形復雜，風資源分布差異性大，風電項目建設將是更加復雜的系統工程，需要從全生命周期的角度設計方案。這一點上，業內有待提高。

湖南省電力設計院新能源公司總經理周晟向記者解釋，當前制定布機方案時，主要還是基于發電量*優，而較少結合建設條件來考慮全局的經濟性。對于低風速風電來說，要采用專業協同、專業融合的方式，整合電氣、土建等環節，在優化布機方案時，必須充分考慮與反復研究建設成本和收益，確保整個風電場的全局經濟性*優。這就要求包括開發商、設計院、整機商以及施工單位等所有參與方緊密合作。尤其是，整機企業作為其中核心的一環，必須根據新形勢下的市場需求，在角色上進行重大轉變，更加深度地參與項目的開發。

劉年來對此的理解是，山地風電場的特點是場址地形地貌的復雜性，整機企業應著眼于提供整體解決方案，實現從賣設備到賣服務轉變，從單一供應向綜合處置轉變，**提升綜合技術水平。

事實上，這也是國家能源局等主管部門近些年來重點引導的行業趨勢之一。《風電發展“十三五”規劃》就明確提出，在可研設計階段推廣應用主機廠商帶方案招投標。

目前，包括中車株洲所在內的不少整機商都在進行相關布局。

據悉，中車風電確立的“十三五”總體戰略思想是，快速由機組設備提供商向風電綜合系統解決方案提供商升級。此前，除了涉足機組供應和運維服務外，這家公司還積極將業務鏈條向前端延伸，進入測風、微觀選址等環節。

中車株洲所風電技術中心副主任王靛向記者透露，他們正在與國家氣候中心、法國美迪公司進行合作，通過整合全球先進的技術與經驗，打造風資源分析、評估系統平臺。目前，平臺已經基本搭建完成，正在進行內測，預計今年6 月可以開放公測。通過該平臺，可查詢到國內各地30 年間的氣候狀況，包括風速、風向等風資源數據，以及沙塵、雷暴、冰凍等災害天氣情況。

“當然，建立風資源平臺只是**步。真正轉型為整體解決方案提供商后，提供的將是包括測風、微觀選址、機組選型、道路和輸電線路施工等在內的一攬子方案。”王靛補充道，“這是行業未來發展的一大特點，也是我們積極打造‘風電場優化設計’‘場址控制策略定制’‘風電資產管理’三位一體的風電項目全生命期盈利*大化解決方案windProfitTM 的原因所在。”

在業內專家看來，這對提高項目收益的作用是顯而易見的。

一方面，通過從全場和全生命周期的角度通盤設計風電場，可以將施工方案做到既有條件下的*優，*大限度降低整體成本。

另一方面，通過深度參與前期環節，整機企業可以更加**掌握場址區的風資源和環境氣候特征。“有了這些一手信息，我們就可以對機組進行有針對性設計，或者采用更加個性化的布機方案。比如，針對南方山區雷雨和冰凍天氣多的特點，可以強化機組的防雷、除濕以及除冰性能。還可以根據風資源的分布情況，因地制宜地采用安裝不同類型機組的混排方案。從而提高機組投運后的可靠性，進一步提高風能利用效率。”范寶林說。

智能化技術的全新應用場景

面對更低的風速，加長葉片和升高塔筒是提高機組捕風能力的*直接手段。因此，高塔筒、大功率、長葉片就成了目前低風速風電機組的標配。

然而，在中南勘測設計研究院新能源院院長劉小松看來，這種方式顯得“簡單粗暴”，不僅會帶來載荷和成本增加等“副作用”，也無法很好地應對山區多變的風向和風速。他認為，單就機組而言，更重要的是，必須通過增強系統自學習能力、優化智能控制系統來提升風電機組的整體性能。

這也是目前低風速風電開發中呈現的另一大趨勢，即廣泛運用互聯網思維和技術手段，使開發和運維環節高度智能化。

自國家于2015 年**提出“互聯網+”行動計劃以來，各個整機廠商紛紛加大了對機組智能控制系統的開發力度。

現在的通行做法是，在控制系統中加入多個優化控制策略，借助模型，讓機組及時對外界風速和風向變化做出反應，使葉輪始終處于*佳的捕風角度上，并避免因強陣風引起的超速故障等。

與此同時，一些企業還嘗試根據整個風電場的風資源特點，為每臺機組定制個性化的控制策略。王靛告訴記者，“在低風速的復雜地形下，每個機位點的風速、風切變、湍流是不一樣的，而且機組之間還有尾流的影響。這種情況下，如果整個風電場只用同一種控制策略的話，控制效率肯定無法達到*高。下一步，需要根據周邊位置的風速、風向、湍流特點，為各個機組配備專屬控制策略。”

當然，這只能算是“初級”的智能化應用。現在，部分企業已經在進行更大膽的嘗試，將人工智能的核心——機器學習引入到控制系統。這實際上是給機組裝上了一個“超強大腦”，使它具備通過自學習來獲得經驗的能力，能夠依據外界條件自主調整運行狀態。

人工智能領域的專家認為，機器學習非常適合應用于風電開發中。因為機器學習離不開數據，而借助大量傳感器和高速數據傳輸線路，正好可以將風電場產生的海量實時數據輸送給系統，供其進行反復訓練。

除了機組，機器學習應用的另一個主要場景將是運維環節。

針對傳統運維模式存在的滯后性，目前，不少運維服務提供商開始借助大數據分析手段，通過油溫、震動等方面的數據診斷關鍵零部件的運行狀態，實現從事后維修向預防性運維的轉變。此外，有企業開始探索運用機器學習來對機組的健康程度進行預警。從試驗的結果來看，這種方式已經能夠達到較高的預測精度。

目前，很多整機和開發企業還著眼于整個運維環節，通過打造數字化運維平臺，建立區域或者國內性的運維中心，將多個風電項目納入其中，實現集中監控、綜合數據分析和統一運維管理。

比如，中車株洲所就依托智能傳感技術、大數據挖掘技術開發了集團級的大數據平臺，幫助風電場建立基于設備健康度管理的狀態維護機制。按照規劃，平臺將接入2000 臺風電機組，為分布于國內各地的近4 吉瓦風電資產提供全生命周期的高效管理。

“通過這種方式，能夠變被動停機為有計劃停機檢修，并可以有效優化現場的人員配置，在減少發電量損失的同時，大大降低運維成本。”范寶林表示，“積累大量運行數據，也有利于我們優化原有機型和研發新機型。”

尚有部分環節亟待改進完善

當下，雖然低風速風電已經實現規模化開發，但在政策、開發模式、技術等方面仍存在一些不完善之處。

記者綜合從多個風電場收集的信息發現，審批環節的多頭管理依然是主要阻礙因素之一。“涉及到風電場投資的管理部門比較多，包括林業、國土、環保等，幾乎每一個部門都有自己的‘領地’和紅線區，但這些信息都不對投資方公開。環保有生態嚴控區，國土有基本農田，林業有自然保護區、生態公益林、水源保護地。前期審批時，必須花時間逐個找這些部門，手續比較繁多，拉長了投資周期。”有開發企業負責人曾言及。

除了要避開這些區域外，環保與水保工作也成為影響風電項目開發的重要因素。上述負責人坦言，少數企業不注重環保覆綠工作，在建設中確實給當地造成了一定的生態破壞，這直接導致部分省份收緊了風電開發政策。比如，云南此前數次叫停風電開發，湖南也于去年收緊了環保審批，導致多個風電項目無法完成環保審批。

對此，專家建議，一方面，需要政府部門更加客觀、準確評估風電開發的環境影響。另一方面，開發企業也要高度重視環保和水保工作，加大相關投資，前期即針對場址區的地形、植被特點等，制定詳細的水保覆綠方案，在施工和運維中嚴格予以執行，將對環境的影響降到*低。

在開發模式上，劉年來認為，低風速地區風資源更分散，大規模集中連片開發將難以為繼，分散開發、就近接入、本地消納將是更可行的方式，分散式風電將是發展趨勢。然而，對于這一開發模式，國內罕有應用案例，尚無成熟的經驗可借鑒，很多做法還處于探索中。

比如與平原風電項目相比，建設山地低風速風電場時，測風工作必須做得足夠細致，讓風資源數據更具有代表性，才能提高投資回報。這就對測風塔數量和測風周期提出了更高的要求。劉小松建議，至少應該立2 座以上的測風塔，并且觀測期限不能短于1 個完整年。

此外，技術環節也有很大的提升空間，需要企業加大研發力度，借助更先進的技術手段提高機組的性能、可靠性，以及運維效率。

鑒于低風速風電開發在推動我國風電產業實現可持續發展中的重要作用，以及還存在以上環節需要完善，中國可再生能源學會風能專業委員會將于6 月29—30 日在株洲舉辦“中國低風速與分散式風電開發論壇”，由業內專家展開專題研討。“之所以選擇株洲作為舉辦地，也是看中了湖南在低風速風電開發上的區位優勢以及所取得的成績，希望以這種形式為湖南風電企業和其他省份同行提供一次探討交流和分享經驗的機會。”一名會務組負責人解釋道。