分散式風電:打破傳統思維 建立發展新模式

文章來源:風能孫一琳2019-12-31 15:35

隨著風電發展重心逐漸向位于負荷中心的中東南部地區轉移,原本集中式的開發模式不適用于這一地區復雜的地形和密集的城鎮、人口分布等條件。分散式風電就此成為行業的焦點。
 
近年來,行業對于分散式風電在支撐中國能源轉型,推動地方經濟、社會發展,催動前沿技術、商業模式創新等方面的重大意義已經達成共識。經過多年的政策準備,中國分散式風電逐步踏上正軌,各地紛紛出臺規劃推動分散式風電的發展。截至2019年10月底,約17個地區公布了相關方案。規劃的陸續發布使分散式風電在中國進入機遇期,有望成為風電發展的生力軍。
 
當前,我國分散式風電市場尚未實現突破,在體制機制、商業模式、技術標準、項目融資等環節仍面臨一系列障礙,距其真正發揮作用還有很長的路要走。10月23日上午,眾多行業專家齊聚分散式發展論壇,多角度暢談分散式風電的發展。與會者認為,未來要形成集中式與分散式風電并舉的局面,就需打破傳統思維,建立適應分散式風電特點的全新發展模式。
 
建立清晰的開發模式
 
在德國、丹麥等歐洲國家,分散式是風電最主要的開發模式,這些國家已經形成較符合國情的分散式風電開發建設標準。丹麥能源署顧問Pablo Hevia-Koch 表示,早在20世紀80年代,丹麥就進行了最早的風能資源映射,形成歐洲最早的風能地圖,風電發展關鍵路線圖可以讓開發者明確風能資源潛力。此外,他認為,政府需要制定穩定的政策,給予開發企業明確的信號,特別是土地的使用,會最小化開發者的成本和風險。
 
德國能源署可再生能源系統與市場整合負責人Carolin Schenuit認為,制定規劃需要考慮的因素包括行政單位間的責任分工,居住區、基礎設施和自然環境之間的平衡,電網連接成本的分攤框架等。
 
有專家表示,中國的分散式風電開發環境較國外要復雜很多,必須結合國外經驗和已有的集中式風電開發經驗,走中國特色分散式風電發展道路。行業要明確分散式風電的應用場景,因為靠近負荷中心,城鎮和人口分布密度大、地形復雜,開發目標區域的情況較集中式風電有很大的區別,分散式風電要采用創新的開發模式。
 
第一,分散式風電規模小導致前期開發工作以及建設期不宜過長,必須采取更高效、精準的設計方式和施工組織管理模式。據明陽智慧能源集團股份公司風能設計院副院長張偉介紹,“一般來說,一個集中式風電項目的開發周期為一到兩年。一個標準的開發周期大約是12個月,在此之前可進行長達一年的前期測風工作。但是對于分散式風電項目來講,開發周期要求在6到9個月左右。”
 
第二,中東南部平原地區每平方公里人口密度約為“三北”地區的數十倍,而且地形多變。復雜的自然和社會環境對開發設計方案的經濟性、可行性和安全性都提出更高的要求。因此,為了保證項目的順利開發,最初的規劃選址、資源評估、機位初步布置和限制因素排除等環節的精細化程度要進一步提高。
 
第三,土地利用需更為謹慎。自然資源部國土空間用途管制司副司長燕琴表示,分散式風電、光伏建設開發應符合城鄉規劃。據統計,當前全國自然保護區有1178個,超過6個省市設置了生態紅線,開發時需充分考慮當地生態及土地使用情況。
 
此外,結合分散式風電的優勢來看,開發初期,需要大致確定具備潛力的開發區域,重點研究電網負荷的變化特性和當地風電的出力特性,在變電站周邊尋址、規劃容量,以保證電力的消納。這就意味著企業對開發目標區域的情況要有全面、透徹的了解,對該區域風能資源情況要有較為明確的預期。
 
當前,企業主要利用風電大數據庫、高精度資源圖譜進行初期的選址規劃;運用虛擬測風塔、激光雷達測風技術,結合氣象站提供的區域風能資源數據評估該區域的資源情況;通過衛星遙感技術、地物識別技術初步設置機位;借助無人機建模技術和數字化3D仿真技術等排除限制因素。新疆金風科技股份有限公司風能研究院地理信息技術主管王乾坤表示:“未來,通過多技術手段的融合,集成無人機技術、3D 建模技術、流場仿真技術等,可以實現3D精準仿真,以及高精度仿真。”
 
提高系統電網友好性
 
目前國家已經形成相關的分散式風電接入標準,包括有功控制、無功控制、運行適應性、電能質量、低電壓穿越能力、二次系統、并網特性測試等,與集中式風電并網要求差別不大。實際接入過程中,分散式風電會對電網產生多方面的影響。當電網中關聯負載較大時,能及時提供電能,緩解傳輸線路上的輸電壓力,從而降低電網出現故障的可能性。風電機組還能提供一定的無功支撐,增強母線節點穩定電壓的能力。
 
但與此同時也有一些隱患,如正常運行時風速的隨機波動性引起輸出功率的變化,給電網帶來波動與閃變、短路電流水平增大引起的電壓暫降特征的改變等。因此,提升分散式風電的并網友好性是行業亟待解決的關鍵問題。中國船舶重工集團海裝風電股份有限公司北京研究院副院長蔡梅園總結并網需要特別注意的四個點,一是有功、無功調節,二是超/次同步振蕩,三是孤島運行,四是接入電壓等級。
 
針對各類接入電網問題,浙江運達風電股份有限公司主任工程師洪敏提出電網友好型風電機組的主動支撐技術方案,通過機組的改造,使得風電機組具備與同步發電機組一樣的慣量響應、一次調頻和無功調壓的功能。應用時根據電網的實際情況進行優化,加強系統的穩定性。
 
充分利用各類資源展開運維
 
除開發模式大不相同,電網接入要求略有不同之外,分散式風電與集中式風電的不同還體現在運維模式上。運維成本在風電場全生命周期運行成本中占比較高,雖然分散式風電單體規模小,但因靠近負荷中心,人工成本較高,且機位排布分散,不宜分別管理,增加了風電場的運行成本。
 
為此,金風慧能新能源軟件及數據產品線總經理宋建軍提出對分散式風電場的監控和運維實行輕量化管理。“假如分散式風電場周邊有同公司的集中式電站,則可以直接依托自有電站的服務資源開展運維工作。若是沒有,對于分散、規模小的風電場,可以考慮委外運維;較為集中,總規模5萬千瓦以上的,可以考慮自建運維團隊或委外運維??傮w要建立集中監控、區域運維、無人值守的分散式電站運維管理體系。”
 
建立靈活的商業模式
 
資金是一個產業得以發展的動力,然而分散式風電單體規模小,往往難以吸引大規模投資。但事有兩面,規模小、建設周期短恰恰也是其廣泛吸收各類企業及個人作為投資者,建立更加靈活合作模式的優勢。
 
Carolin Schenuit介紹說,德國政府一般采用非正式參與,如對話等形式征詢民眾意見?;蚬膭蠲癖娫谪攧辗矫鎱⑴c風電建設,比如通過股份合資、能源合作社等形式?;蚪o予特殊用電優惠、稅收分成、土地租賃等。在該國,一些發電公司會為當地民眾提供20%的股份收益。
 
需要強調的是,公眾參與是風電場規劃各個過程中的第一要素。因此,公眾對于分散式風電發展的態度至關重要。遠景能源(江蘇)有限公司分布式解決方案負責人王智科認為需要加強宣傳力度,提高行業軟實力,解除一些大眾誤解,讓大家對分散式風電有清晰正確的認識和理解。
 
有業內專家提出,讓所有參與方形成利益共同體,吸引更多開發主體參與,分散式風電才能真正走上發展之路,可以聯合銀行,創新融資模式,有針對性地解決問題,降低風險。
 
國際能源署新能源研究部高級分析師 Heymi Bahar 認為,發揮市場的力量,企業能夠調動自身能力,為整個分散式風電市場提供創新要素,會涌現出多種創新模式。實際上,很多地區已經進行了這樣的嘗試,比如將風電機組安裝在廠區,僅為工廠供電,可以實現綠色低碳生產。分散式風電還可以結合其他能源形式產生綜合效應,無論是供電,還是供暖都產生了很好的效果。
 
分散式風電發展新模式已然成型,相信中國分散式風電在政策的支持和行業的共同努力下,定然能迎來春天,促進我國可再生能源的高質量發展。

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