在全面競價上網(wǎng)的政策背景下，電價成為資源配置方式的核心關(guān)鍵詞，國家能源局發(fā)布的47號文規(guī)定，上網(wǎng)電價占評分標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重不低于40%，意味著承諾上網(wǎng)電價是“競價”最重要的考核指標(biāo)，其得分成為衡量企業(yè)競價勝出的關(guān)鍵。

如何通過降低度電成本拿出具有競爭力的上網(wǎng)電價成為企業(yè)獲取資源的關(guān)鍵。風(fēng)電場的整體規(guī)劃設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如何從宏觀選址伊始的項目全生命周期層層優(yōu)化風(fēng)電場設(shè)計方案，降低度電成本、精算收益率并預(yù)估電價是一個棘手的難題。

特變電工致力于為客戶提供度電成本最優(yōu)的風(fēng)電場解決方案，從風(fēng)場的開發(fā)建設(shè)到運營維護，可以總體概括為四個方面，分別是資源評估、方案設(shè)計、風(fēng)場的建設(shè)以及投運后的行維護。風(fēng)資源評估處于風(fēng)場開發(fā)的前期階段，風(fēng)資源評估的準(zhǔn)確與否，對之后的投資以及建設(shè)都會產(chǎn)生至關(guān)重要的作用。

風(fēng)資源評估分為五個重點工作，分別是宏觀選址、精細(xì)化測風(fēng)、機組選型、微觀選址以及后評估。

下面將通過兩個經(jīng)典項目案例，分享在風(fēng)資源評估過程中經(jīng)常會面對的問題以及解決方案。

大容量風(fēng)電基地風(fēng)資源評估

近幾年由于政策調(diào)整、部分省份紅色預(yù)警解除以及高壓輸電線路的建設(shè)等因素，風(fēng)電開發(fā)工作有從南方向三北區(qū)域轉(zhuǎn)移的趨勢。

第一個項目位于甘肅玉門，在相距60公里的距離分別規(guī)劃了300MW開發(fā)容量的兩個場區(qū)，盛行風(fēng)向都是正西和正東風(fēng)。根據(jù)風(fēng)電基地標(biāo)準(zhǔn)排布間距來進(jìn)行布機，每個場區(qū)都使用單機容量2.0兆瓦的風(fēng)機布置150臺，進(jìn)行發(fā)電量的測算。然而雖然場區(qū)A的機位平均風(fēng)速比場區(qū)B高0.12m/s，但發(fā)電量卻少了8%。為什么風(fēng)速高的場區(qū)發(fā)電量不僅不多，反而差這么多呢？

我們將問題拆分開，分別看一下兩個場區(qū)的風(fēng)速分布以及對應(yīng)的威布爾分布?？梢钥吹綀鰠^(qū)A的風(fēng)速分布與威布爾曲線擬合的較好，場區(qū)B的風(fēng)速分布與威布爾曲線的相關(guān)性只有0.88。此外，我們可以看出，兩個場區(qū)在9-12米每秒的風(fēng)速區(qū)間中，風(fēng)速頻率相差較大，這段風(fēng)速區(qū)間剛好是風(fēng)機接近滿發(fā)時的風(fēng)速。因此雖然場區(qū)B的整體平均風(fēng)速與場區(qū)A相比略小，然而他的風(fēng)速分布更利于風(fēng)機出力。


此外，在風(fēng)機型號的選擇上也導(dǎo)致場區(qū)A的發(fā)電量不及預(yù)期。如圖是兩個場區(qū)所使用風(fēng)機的功率曲線標(biāo)幺值以及對應(yīng)的標(biāo)幺值差值。我們可以看出，標(biāo)幺值差值在7-9米每秒的風(fēng)速區(qū)間達(dá)到峰值，說明在這個風(fēng)速段中，兩種風(fēng)機的發(fā)電性能是有較大差異的。針對不同風(fēng)資源特性的場區(qū)，需要對癥下藥，選擇匹配度最高的風(fēng)機，以獲得最大收益，減少資源浪費。


對于大型風(fēng)電基地來說，有兩個概念是比較重要的，一個是尾流交換區(qū)，另一個是單位占地產(chǎn)能率。當(dāng)前的風(fēng)機排布方式是根據(jù)已經(jīng)投建的風(fēng)電基地進(jìn)行選擇的，尾流損耗都在5%上下波動，對應(yīng)的單位產(chǎn)地產(chǎn)能率也處于比較低的水平。針對這樣的情況，需要進(jìn)行風(fēng)機間距的優(yōu)化，平衡尾流交換區(qū)和單位占地產(chǎn)能率間的關(guān)系。


針對項目的特性，進(jìn)行風(fēng)機型號、間距等定制優(yōu)化方案，最終使得場區(qū)A的等效小時數(shù)提升500個小時數(shù)，此外還可以通過控制圈地面積，大幅提升單位產(chǎn)能，減少資源浪費，發(fā)揮其最大利用價值。

平原風(fēng)電場風(fēng)資源評估

第二個項目位于山東菏澤，是具有一定代表性的平原項目，這個項目比較有意思的一點是，它的各個高度綜合擬合風(fēng)切變達(dá)到0.41，像這樣的情況，我們就需要對它的切變進(jìn)行一個更加詳細(xì)的針對性分析。在當(dāng)?shù)仫L(fēng)切變變化體現(xiàn)在白天地表升溫，熱穩(wěn)定度降低，切變減小，夜晚切變增大，秋冬氣溫較低，大氣層結(jié)穩(wěn)定，風(fēng)切變減小的規(guī)律。此外，在中低風(fēng)速區(qū)間，地表障礙物的粘滯效應(yīng)隨著風(fēng)速增大而加強，使得切變也隨之增大，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到強風(fēng)水平，地表粘滯效應(yīng)減弱，風(fēng)切變逐漸回到較為平穩(wěn)的狀態(tài)。


對于這種風(fēng)切變較大的項目，風(fēng)機葉片受力不平衡程度較高，更需要重視葉片的受力分析，避免隱患。最近有很多高校都對風(fēng)輪面等效風(fēng)速進(jìn)行了研究。用于替代傳統(tǒng)的以輪轂高度風(fēng)速測算發(fā)電量方法。尤其對于風(fēng)切變比較大的項目，傳統(tǒng)方法會引入比較大的誤差。

這個方法是將風(fēng)輪面分為若干個區(qū)間，將各個高度的風(fēng)速進(jìn)行積分的過程。當(dāng)我們獲得了風(fēng)輪面等效風(fēng)速后，我們可以將風(fēng)機輪轂高度處的功率曲線替換為功率與風(fēng)輪面等效風(fēng)速的關(guān)系曲線，進(jìn)一步提高計算準(zhǔn)確性。

將風(fēng)輪面等效風(fēng)速和新的風(fēng)機功率曲線結(jié)合到CFD計算中，我們可以計算得到更加準(zhǔn)確的年發(fā)電量。經(jīng)過對兩種方法的比對測試，可以看出在8-10米每秒，風(fēng)機接近滿發(fā)的風(fēng)速區(qū)間內(nèi)兩種方法相差最大，可達(dá)到10%。

引入風(fēng)輪面等效風(fēng)速和對應(yīng)風(fēng)機功率曲線的概念可以大大減少由于葉片上下接觸風(fēng)速不均勻而導(dǎo)致的風(fēng)速估算誤差以及發(fā)電量測算誤差，提升評估結(jié)果的可信度。

每個項目都有它獨一無二的特點和屬性。特變電工致力于為風(fēng)場前期開發(fā)提供準(zhǔn)確可靠的風(fēng)資源分析和解決方案，分析不確定性因素，把控風(fēng)險，起到降低投資，提升收益的作用，為客戶創(chuàng)造更大價值。