云南風電生產(chǎn)運營對標體系研究

文 | 周盛龍

云南風電生產(chǎn)運營對標體系研究

文 | 周盛龍

自2008年云南省第一個風電項目——華能港燈大理大風壩風電場（48MW）投產(chǎn)發(fā)電以來，國內(nèi)各大發(fā)電集團紛紛涌入云南這塊風水寶地。短短六年，云南風電從無到有，從小到大。根據(jù)中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會的統(tǒng)計，截至2013年末，全國（除臺灣地區(qū)外）風電裝機容量已達到91412.89MW，云南省風電裝機容量也達到了2484MW，占全國風電裝機容量的2.72%，在全國33個省（自治區(qū)、直轄市、特別行政區(qū)）中排名第十二位，在南方五省（自治區(qū)）中位列第一。

風電企業(yè)當前對標情況概述

經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，中國風電裝機容量已躍居世界第一。但受國內(nèi)風電行業(yè)規(guī)范體系建設滯后這一短板的影響，絕大多數(shù)風電企業(yè)的管理水平與常規(guī)能源發(fā)電企業(yè)相比還存在較大差距。因此，適時引入相對先進且較為成熟的常規(guī)能源發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)管理體系對于引導風電企業(yè)健康、有序發(fā)展具有十分重要的意義。對標管理是火力發(fā)電企業(yè)最重要的管理方法之一，經(jīng)過十多年的探索已形成較為完備的體系，并已成為發(fā)電企業(yè)建立科學管理模式的堅實理論與實踐基礎。目前，我國各大電力企業(yè)已陸續(xù)采取該方法指導企業(yè)的管理工作，并取得了顯著的成效。可利用小時數(shù)就作為對標管理的主要指標，被沿用到了風電企業(yè)的對標管理中。但是由于風電行業(yè)自身的特殊性，使得它受資源差異、設備差異、電網(wǎng)差異、管理差異等四個方面因素的影響較大，單純使用可利用小時數(shù)對標已不具有普遍意義。而且，隨著風電裝機的進一步擴大、地形條件的更加復雜、電網(wǎng)消納情況的不斷變化，使得單一采用可利用小時數(shù)對標的簡單模式更加不能適應實際的需要。因此，建立起適合本地區(qū)的風電對標體系對于提高風電企業(yè)的管理水平來說其意義不言而喻。

云南風電企業(yè)對標因素分析

云南高原屬低緯度高原，地理位置特殊，地形地貌復雜，氣候環(huán)境也較為復雜，受南孟加拉高壓氣流的影響，省內(nèi)大部分地區(qū)全年風向以西南風為主。全省風能資源豐富的地區(qū)主要集中在曲靖市東部、紅河州中南部、大理州中部等地，具有隨著海拔高度增加，風速加大，平均風功率密度、有效小時數(shù)等增加很大的特點。現(xiàn)就云南風電企業(yè)為例，分析四大因素對對標結果造成的影響。

（一）風能資源分析

風能資源評價是整個風電場前期工作的重中之重，也是決定項目投產(chǎn)后經(jīng)濟效益的決定性因素。云南地區(qū)的風電資源多位于眾山峻嶺之中，地形地貌復雜，使得每個機位的測風數(shù)據(jù)都不盡相同。通常情況下，開發(fā)商會綜合地形地貌的特點，本著節(jié)約投資的原則，選取部分能夠代表全場風況的位置安裝測風塔，而這就對測風塔選址的準確性提出了較高的要求。

平原地區(qū)的風電場選址還可以參考當?shù)貧庀笳镜臏y風數(shù)據(jù)，而云南地區(qū)的氣象站多位于縣級以上政府駐地，海拔較低，而風電場多位于大山之巔，海拔較高，二者的落差有時甚至在一千米以上，因此高原地區(qū)氣象站的風速數(shù)據(jù)并不能直接用來反映風電場的風況條件。

此外，根據(jù)圖1“大理氣象站風速年際變化直方圖”可以看出，以大理為代表的云南地區(qū)的年平均風速的分布還存在著一定程度的波動，即有著大、小年之分。因此，若不能結合風速的年際變化，進行連續(xù)1年以上時間的測風數(shù)據(jù)收集、修正、分析，將會給日后的經(jīng)營帶來極大的風險。

（二）設備效率分析

目前，云南省并網(wǎng)的風電機組主要有750kW、1.5MW兩種機型。

750kW機組為定槳失速型機組，安裝時期為2008－2010年，為云南省首批投運的風電機組。其運行特點是運行中轉速基本恒定，槳距角不可變化；低于額定風速運行時，由于轉速不可變，使得其風能利用系數(shù)較低；高于額定風速運行時，將通過槳葉的失速性能調(diào)節(jié)，限制其功率輸出，保證風電機組的安全運行。上述設計原理使得該機組不能實現(xiàn)滿功率運行。

1.5MW機組為主要為變槳變頻型機組，從2010年應用至今，應用范圍最廣。變槳技術的使用使得3個葉片可以隨著風速的變化而始終保持最佳角度，提高了機組的風能轉換效率。采用的雙饋式發(fā)電機能夠保證發(fā)電機在任何轉速下都始終工作在最佳狀態(tài)，使機電轉換效率達到最高，輸出功率最大，而頻率保持不變。在大風時段可以實現(xiàn)滿發(fā)甚至超發(fā)，發(fā)電效率相對定槳失速型機組高出約10%以上。

750kW、1.5MW機組的功率曲線如圖2所示。

（三）電網(wǎng)環(huán)境分析

圖1 大理氣象站風速年際變化直方圖（1971年-2000年）

圖2 某750kW機組與某1.5MW機組在標準風功率密度條件下的功率曲線對比

隨著近幾年“三北”地區(qū)棄風問題的日益突出，電網(wǎng)消納能力越來越成為影響風電經(jīng)濟效益不容忽視的重要因素。2008－2010年，云南風電開發(fā)才剛剛起步，風電裝機規(guī)模還比較小，基本是在“小風電，大電網(wǎng)”的環(huán)境下運行，而且又恰逢經(jīng)濟高速增長階段，電力供不應求，基本不存在棄風限電的情況。通過幾年來電源建設的飛速發(fā)展，截至2013年底，云南省全口徑裝機容量已達到60154.77MW。在納入云南省調(diào)平衡的電源中，水電裝機已達到36218.6MW，占總裝機的71.03%；風電裝機2190MW，占總裝機的4.3%。但受經(jīng)濟增勢趨緩、電力供大于求、動穩(wěn)問題突出等因素的制約，云南電網(wǎng)近兩年來棄水壓力較大，僅2013年云南主網(wǎng)累計棄水電量就達到了10.84億千瓦時。按照“若主網(wǎng)全面出現(xiàn)棄水時，首先安排風電、光伏為水電騰出發(fā)電空間”的調(diào)度原則，汛期風電棄風問題將在一定時期內(nèi)不可避免。另一方面，由于大理地處滇西北負荷末端，動穩(wěn)問題突出，大理劍川、洱源片區(qū)棄風問題相比省內(nèi)其他地區(qū)都更為突出，常年都存在棄風限電的情況。根據(jù)國家能源局的統(tǒng)計，2013年云南省的風電棄風率達到3.68%，是南方五省（自治區(qū)）中唯一存在棄風限電情況的省份。

（四）管理方式分析

風電企業(yè)的生產(chǎn)管理模式一般可分為“運檢合一”和“集控管理”兩種。由于風電企業(yè)的人員編制普遍較少，在投運初期大多采用“運檢合一”的管理模式，以緩解人員不足的壓力。當裝機規(guī)模達到一定程度，機組數(shù)量較多的時候，通過“集控管理”就能夠在一定程度上改善現(xiàn)場人員“上完運行干檢修”這種疲于奔命的狀態(tài)。一方面緩解了現(xiàn)場人員的工作壓力，改善了現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境，另一方面集中了人員力量和技術優(yōu)勢，基本形成運行集控和檢修集中的管理模式。通過“集控管理”能夠開展機組效率、廠用電率等關鍵數(shù)據(jù)的對比分析，有助于進一步壓縮成本、提高生產(chǎn)經(jīng)營水平和盈利能力；通過集中檢修不僅有助于提高檢修效率，也為解決技術難題提供了人力和智力支持。

結語

由于風能資源屬于先天條件，機組選型也非運行期內(nèi)可以改變，因此要想提升對標排名，惟有在加強營銷工作和提升機組運行效率兩個方面下功夫。由于營銷工作對于電量的貢獻不易量化，現(xiàn)僅就如何提升機組運行效率方面開展分析。

為量化對標結果，選取代表風能資源情況的平均風速、代表機組發(fā)電效率的功率曲線，代表電網(wǎng)環(huán)境的限電影響小時數(shù)，代表管理水平的廠用電率結合起來形成如下公式：

A：統(tǒng)計期內(nèi)需要加強管理獲得的利用小時數(shù)；

B：統(tǒng)計期內(nèi)實際利用小時數(shù)；

C：統(tǒng)計期內(nèi)限電影響小時數(shù)；

D：統(tǒng)計期內(nèi)平均風速對應的標準功率；

E：統(tǒng)計期內(nèi)小時數(shù)；

F：統(tǒng)計期內(nèi)平均裝機容量；

G：統(tǒng)計期內(nèi)廠用電率。

A越小，就意味著實際的發(fā)電能力越接近設計水平，廠用電損耗越小；A越大，就意味著實際的發(fā)電能力離設計水平越越遠，廠用電損耗越大。因此，綜合上述指標就可以完成對機組發(fā)電能力、廠用電率的考量。各企業(yè)通過對數(shù)據(jù)A的對比分析就能夠了解各自的機組出力效率和廠用電率水平，避免了不分情況一律采用可利用小時數(shù)對標的誤區(qū)，對于提高風電企業(yè)的自身管理水平也能提供較為科學合理的參考。

（作者單位：華北電力大學電氣與電子工程學院；華能港燈大理風力發(fā)電有限公司 ）