低风速也能有高效益

　　“十三五”能源规划出台在即，合理引导风电投资成为未来五年我国风电发展的重要任务。具体来说就是，控制风电大基地装机节奏，支持风能资源不太丰富的中东部地区发展低风速风电场，倡导分散式开发。

　　低风速风电是指风速在6到8米/秒之间，年利用小时数在2000小时以下的风电开发项目。目前全国范围内可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的68%，且均接近电网负荷的受端地区。在“三北”风电弃风问题持续恶化的背景下，低风速风场开发已引起各方关注，并逐渐在中南部地区铺开。目前风电企业在低风速风电发展中的表现如何？面对“十三五”的风电蓝图，低风速风电能否引领行业发展？面对复杂的山地地形，风电企业又面临哪些挑战？湖南华电福新太平里风电场为我们提供了一个乐观的答案。

　　合理控制造价

　　八月的湖南，时晴时雨，暑气弥漫。记者跟随由《风能》杂志主办的“最美风电场”活动的脚步，来到郴州。从市区驱车，一小时之后，洁白的风电机组出现在山路之上，山野清新之气迎面扑来。从山顶俯瞰，墨绿青翠环绕，风电机组依山而立，武广高铁无声穿过，与微蓝的小湖泊、静谧的村庄一起，形成了一幅水墨画。

　　据记者了解，湖南省属我国风能资源第Ⅳ类资源区，其风能资源主要集中分布在湘南、湘中、湘东以及洞庭湖周围。近年来，随着低风速风机的不断发展，湖南的风电开发也迎来机遇。目前，湖南省“十三五”第一批拟核准风电项目计划已明晰，总规模共计260万千瓦。

　　在众多风电项目之中，华电福新太平里风电项目在湖南省有着特殊的地位，其属于南方中低速山地风场，也是湖南省最大的风电场，设计规模30万千瓦。机组布置在海拔600 米至800 米高的山脊上，项目一期建设5万千瓦，安装25台中国中车株洲电力机车研究所有限公司（以下简称株洲所）生产的2MW低风速机组，二期5万千瓦将于今年年底全部并网发电，三期20万千瓦目前正在规划建设中。

　　湖南华电福新太平里风力发电有限公司总经理关然告诉记者，该风场一期项目于2015年开始投运，截止目前将近一年的运行数据表明，全年设备实际平均利用小时数已达2618小时，比当初风场设计的2022小时整整多出来600小时，年累计利润完成1668万元，风场的收益率大大超出了原来的设计值。按照目前的运行状态，预计太平里风场可在6年内收回全部投资成本。与此同时，发出的电量100%在省内电网全额消纳。 

　　但值得注意的是，据以往的行业经验，大多低风速开发区域为复杂地形，受资源、建设等因素的限制，项目收益往往位于盈亏平衡点左右。因此，如何控制工程造价成为低风速风电开发的关键。

　　“南方风场最大的问题就是工程造价，开发商一定要将其控制在最低。造价过高一定会对将来的收益产生很大影响。”关然说。

　　据关然介绍，风电场的工程造价主要由风电设备和道路、风机基础、集电线路、升压站建设几部分组成。太平里风电场一期项目大力推行设计优化，尝试了道路缩减工程、平台面积缩小、集电线路杆塔铝缆结合、打破常规吊装方案等优化理念，极力推广升压站典型性设计，在造价水平上树立了南方山地风电标杆。“最终核算下来，太平里风电场的造价约为8000元/千瓦，造价、工期、质量、安全都创下了‘湖南之最’。”

　　优化微观选址

　　走进华电福新太平里风电场中控室，记者看到，一排并列的电脑上清晰地呈现着风电机组的实时监控画面。液晶屏上，红色的大字显示着太平里风电场的日发电量、月发电量与年发电量等数据。

　　据悉，从以往的行业数据来看，复杂地形对低风速风电场的影响较大，部分机组发电量损失甚至高达到15%以上。因此，前期的微观选址对风电场建设成败与效益有着重要影响。

　　据太平里风电场一位员工介绍，太平里风电场所处的内外部环境极其复杂。项目地处湘江水系和珠江水系的分水岭，气候多变，夏季多雷暴；受山地走势限制，场内检修改造道路、集电线路均较长；场内建设边界条件复杂，武广高铁、京广铁路、京珠高速、4条220KV和500KV高压线等穿过场区。

　　“低速山地风场有其特殊性，如何在风电场内合理布局风电机组，获得最佳经济效益，是我们微观选址工作的焦点。”关然说。

　　实践证明，在南方低速山地风场必须科学合理地确定测风方案，重视测风塔的代表性。太平里一期项目风资源复核历时两年，经历了反复的考察与核算。风电场共架设了4 座测风塔，通过不同山形下的测风资料，准确分析出风能特征参数，选取合理的机组基座位置。

　　“接到微观选址复核任务后，我们首先进行微观选址优化理论计算，对原设计院提供的方案进行了大幅度调整，然后对现场地形、建设条件等进行踏勘，确定新选机位点，根据踏勘结果再次进行室内计算.由于太平里风电场地形及限制因素的特殊性，本过程历时长达两个月，方案优化修改达7次，在有限的区域内避开了武广高铁、京珠高速、高压线路等影响。最终出具的方案在安全性满足风电机组要求的基础上，发电量大幅提升，理论年发电量超过2200小时，较原设计院提供的可研报告提升了23.7%。”整机设备供应商——株洲所的运维负责人凡增辉告诉记者。

　　叶片技术很关键

　　此外，由于低风速地区的环境特殊性，对风电机组的技术和配置也提出了更高要求。记者了解到，太平里风电场选用了中车株洲所的WT2000D110型双馈风电机组，具备良好的对抗低温、凝露、盐蚀、风沙、雷暴、紫外线辐射等能力。

　　“针对低风速风场的风资源特点，对低风速型风电机组设计输入因素特点进行了解析，从空气密度、湍流强度、极限风速、年平均风速、环境条件等多个维度综合考虑以确定整机设计外部输入条件，给出最优解决方案。”凡增辉说，“对于低风速机组而言，叶片的作用尤其关键。我们优化设计出了性能优异的长柔性叶片，解决了长叶片稳定性变差，复杂风况条件下叶片自激振动问题，使其发电性能更优。”

　　据介绍，投运以来，太平里风电场以年度专业检修、风场日常维护等预防性维护为契机，深入开展降缺陷管理，极大降低了风机的缺陷率，切实提高了设备可靠性，目前风场的平均故障时间间隔达到6000小时。太平里风场发电量、年度故障损失发电量、故障小时数、风机可利用率等各项运行指标每月均在湖南地区各风场中排名第一，创造了良好的经济和社会效益。