這個風(fēng)電場憑什么能在貴州獨占鰲頭

文 | 夏云峰

這個風(fēng)電場憑什么能在貴州獨占鰲頭

文 | 夏云峰

2404小時，這是中國電建貴陽院織金三塘風(fēng)電場（簡稱“三塘風(fēng)電場”）2015年的利用小時數(shù)，比貴州全省均值的2062小時高出342小時，位居該省第一。據(jù)了解，這個裝機規(guī)模4.8萬千瓦、設(shè)計年發(fā)電量9895萬千瓦時的風(fēng)電場，去年的實際發(fā)電量達(dá)到了1.1539億千瓦時。與此同時，全場機組年平均可利用率達(dá)到98.5%，遠(yuǎn)高于考核指標(biāo)。

今年以來，這一良好勢頭得以延續(xù)。風(fēng)電場的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，1月—7月累計發(fā)電8587.6萬千瓦時，已經(jīng)完成全年目標(biāo)的86.8%。尤其是3月以來，月發(fā)電量均高于1100萬千瓦時，7月更是高達(dá)1694萬千瓦時。

有業(yè)內(nèi)專家在獲悉上述信息后表示，三塘風(fēng)電場可以說是我國南方地區(qū)復(fù)雜地形低風(fēng)速風(fēng)電場開發(fā)的一個樣本，它的成功經(jīng)驗值得借鑒。日前，本刊組織的“最美風(fēng)電場”活動采訪組便來到三塘風(fēng)電場，探尋其成功運營背后的故事。

找一個好地方

三塘風(fēng)電場坐落于貴州省畢節(jié)市織金縣三塘鎮(zhèn)境內(nèi)，場址區(qū)高程在2000米—2250米之間，屬于山地低風(fēng)速風(fēng)電場。

由于山區(qū)地形復(fù)雜，風(fēng)速、風(fēng)向受影響很大，不同區(qū)域的風(fēng)資源存在顯著差異。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，對于此類地形下的風(fēng)電場開發(fā)，測風(fēng)以及微觀選址做得是否細(xì)致將是直接決定投運后能否實現(xiàn)預(yù)期收益的關(guān)鍵因素之一。

三塘風(fēng)電場的業(yè)主和設(shè)計方——中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司（簡稱“貴陽院”）對此可謂擁有深刻的“領(lǐng)悟”。“我們院作為水電、風(fēng)電等可再生能源勘測設(shè)計單位，深知風(fēng)電場開發(fā)前期工作的重要性，并在項目資源分析、設(shè)計方面積累了豐富經(jīng)驗。”貴陽院新能源發(fā)電總公司（簡稱“新能源發(fā)電總公司”）總經(jīng)理朱美洲向本刊記者介紹。

設(shè)計階段，該院充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，在通過長時間反復(fù)測風(fēng)掌握大量風(fēng)資源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，借助先進的軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析，初步確定了機位點。但在朱美洲看來，“現(xiàn)有的軟件對復(fù)雜山區(qū)風(fēng)資源的分析計算還存在局限性”。為了將每個機位點都布置到最佳位置，貴陽院在微觀選址時還與整機商等密切合作，分別采用多種不同軟件計算復(fù)核，并在此基礎(chǔ)上聯(lián)合進行實地勘測。

這一過程可謂困難重重。上山之前，勘測人員針對可能遇到的問題做了很多準(zhǔn)備，比如考慮地處高山群中，信號十分差，只能依靠GPS進行導(dǎo)航，工程師提前已規(guī)劃好主路線及備選路線，并將初步選定的機位點輸入到GPS中。但真正進入到實地后，勘測的艱辛仍然大大超出了他們的預(yù)想。由于機位點分布于山脊之上，都是被茂密植被覆蓋的荒無人煙之地，勘測人員只能一邊開路，一邊爬山，有時一天也只能爬完幾個機位點。期間還曾出現(xiàn)過險情。“貴州地區(qū)的天氣多變，大雨說來就來，電閃雷鳴，有一次閃電劈到一位同事的附近，非常危險，此后雨天我們再也不敢爬山了。”一名工程師心有余悸地向記者回憶當(dāng)時情形。

即使如此，實測也是嚴(yán)格按照要求進行，高標(biāo)準(zhǔn)完成對每個機位點的實地踏勘。正是通過這種艱苦環(huán)境下的細(xì)致工作，才確保了每個機位點都是優(yōu)中選優(yōu)，也為三塘風(fēng)電場投運后的高效表現(xiàn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

選一款好機型

做好測風(fēng)和微觀選址，只是給了風(fēng)電場一個好的底子。要想保障發(fā)電量，還需給它配上好的硬件，風(fēng)電機組則是關(guān)鍵因素。

“這個風(fēng)電場采用了24臺明陽風(fēng)電的MY2.0-110/85機型，從實際表現(xiàn)來看，發(fā)電效率很不錯，運行也很穩(wěn)定。”三塘風(fēng)電場場長劉艷恒向記者介紹。

據(jù)了解，MY2.0-110/85屬于明陽風(fēng)電的高原型風(fēng)力發(fā)電機組機系列，專門針對高原地區(qū)的氣候和環(huán)境特點而研發(fā)，具有定制化、易調(diào)試、少維護、高利用率等特點。

對于高原風(fēng)電場而言，由于風(fēng)速和風(fēng)向多變，要高效捕捉風(fēng)能，機組必須能夠靈敏地感知到各種細(xì)微變化，并迅速做出應(yīng)對，這就要求機組更加智能。在專家看來，“機組智能與否，關(guān)鍵就看控制策略是否先進。控制策略相當(dāng)于機組的‘大腦’，只有‘腦子’靈活了，機組才能更‘聰明’。”

“我們機組搭載的是明陽風(fēng)電自主研發(fā)的控制策略，實踐中，這套系統(tǒng)表現(xiàn)得很高效和可靠。”明陽風(fēng)電相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴記者。據(jù)他介紹，該系列機型采用先進的機組自尋優(yōu)控制策略、非對稱載荷扇區(qū)獨自變槳控制策略以及強陣風(fēng)防超速控制策略，可以根據(jù)外界風(fēng)速和模型估計風(fēng)速變化，自動尋找最優(yōu)槳距角和最優(yōu)增益，使機組的Cp保持最優(yōu)；并通過實時估計陣風(fēng)的強烈等級，合理調(diào)整葉片的變槳速率，從而有效避免因強陣風(fēng)等引起的超速故障。“這有力地保證了機組在惡劣環(huán)境下的運行可靠性，也提高了發(fā)電效率。”據(jù)測算，與傳統(tǒng)控制策略相比，僅采用機組自尋優(yōu)控制策略就可以將發(fā)電量提升5%以上。

該負(fù)責(zé)人還透露，在此基礎(chǔ)上，明陽風(fēng)電正在研制具有自學(xué)習(xí)能力的第四代控制策略——MBC（Model Based Control），即基于模型的控制。它可以使每臺機組能夠根據(jù)周邊的位置感知風(fēng)速、風(fēng)向、湍流，再根據(jù)風(fēng)的情況來調(diào)整控制策略。“通過實驗風(fēng)電場實測顯示，它能夠提升5%—10%的發(fā)電量。”

此外，針對高原地區(qū)雷雨天氣多以及濕度大，易形成凝露的氣候特點，明陽風(fēng)電優(yōu)化了機組結(jié)構(gòu)：整機按照最高雷電防護等級——LPL I級防護設(shè)計，并嚴(yán)格控制機艙的密閉性，為機艙內(nèi)控制柜增加加熱除濕裝置。

“目前，我們遇到的主要問題就是結(jié)冰。”劉艷恒在“最美風(fēng)電場”活動現(xiàn)場與明陽風(fēng)電技術(shù)人員交流時提出，“一般從12月持續(xù)到次年的3月，一年的結(jié)冰期可能會超過40天。”

對此，明陽風(fēng)電上述負(fù)責(zé)人表示，該公司目前最新研發(fā)出的防凍除冰技術(shù)是讓葉片自帶加熱功能。“這項技術(shù)已經(jīng)在貴州的一個風(fēng)電場試運行，通過紅外檢測，葉片前緣的溫度始終保持在5攝氏度以上。”

挑一個好搭檔

除了自身性能外，機組要保持高可靠性，另一個重要的保障就是基于狀態(tài)的運維。“我們選擇與明陽風(fēng)電合作，除了整機技術(shù)，也是看重了他們的運維服務(wù)能力。通過為大量在運機組提供服務(wù)，明陽風(fēng)電已經(jīng)積累了豐富的運維經(jīng)驗。”朱美洲在談及與明陽風(fēng)電的合作初衷時表示。

這也得到了劉艷恒的佐證，“這個項目的質(zhì)保期是4年，由于我們團隊的不少人剛畢業(yè)不久，因此在質(zhì)保期內(nèi)主要以學(xué)習(xí)為主。通過一年多來與明陽風(fēng)電的合作，我們學(xué)到了很多東西。”

在三塘風(fēng)電場，記者觀察到，業(yè)主方和整機商之間的合作是十分愉快的。目前，該風(fēng)電場共有13名運維人員，其中4名來自明陽風(fēng)電。雖然他們分屬兩家企業(yè)，但在劉艷恒看來，“更像是一個公司不同部門的員工”。

這為雙方展開緊密合作營造了良好氛圍。明陽風(fēng)電駐場運維負(fù)責(zé)人冉希勇向記者介紹，目前雙方會在每周和每月召開周會和月季會，共同解決遇到的問題。“其實我們的目標(biāo)是一致的，就是盡力降低發(fā)電成本，保障項目有好的產(chǎn)出，我們也在為此做出各自的努力。”

比如，為了實現(xiàn)預(yù)防式運維，明陽風(fēng)電在廣東中山總部建立了一個大數(shù)據(jù)中心，目前已經(jīng)有包括三塘風(fēng)電場在內(nèi)的60個風(fēng)電項目接入其中。據(jù)悉，在這套系統(tǒng)中，通過實時監(jiān)測每臺機組關(guān)鍵零部件的核心指標(biāo)，可以得到機組的詳細(xì)運行信息，專業(yè)技術(shù)團隊通過大數(shù)據(jù)分析方法建模比對，并進行運行異常預(yù)警。“這樣，運維人員就可以根據(jù)氣象預(yù)報，選擇在風(fēng)小時進行檢修，真正實現(xiàn)基于狀態(tài)的運維。”一名明陽風(fēng)電的資深工程師說到。

預(yù)防式運維帶來的另一個改變是提高了備品備件的利用效率。通過預(yù)判機組的運行狀態(tài)，可以為備品備件的準(zhǔn)備預(yù)留出充足時間，避免物資的長時間積壓。事實上，明陽風(fēng)電一直在通過各種手段減少呆滯庫存。比如，該公司目前在貴州設(shè)立了一個二級備件庫，區(qū)域內(nèi)的所有風(fēng)電場作為三級庫可以共享二級庫中的資源。“這樣就改變了過去因各個庫之間相互獨立所造成的重復(fù)購買，進而導(dǎo)致有些物料在倉庫中擺放很久都沒用的尷尬局面。”冉希勇表示。

“這方面，我們也在積極向明陽風(fēng)電學(xué)習(xí)。”劉艷恒告訴記者。他透露，按照部署，貴陽院所屬的風(fēng)電場都將實現(xiàn)自主運維。“貴陽院計劃在‘十三五’末實現(xiàn)風(fēng)電裝機100萬千瓦。現(xiàn)階段，正投入大量資金進行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，為今后的自主運維做準(zhǔn)備。”未來，該院除了準(zhǔn)備建一個區(qū)域性的備品備件庫外，還打算與大唐、華能、中廣核等共享備件庫。

“無論是提高倉庫的開放性，還是基于機組運行狀態(tài)數(shù)據(jù)來提前確定備件的數(shù)量和種類，都會大大降低備品備件的資金占有量。”劉艷恒說。

做一個好鄰居

風(fēng)電之所以為世人所廣泛接受，一個很重要的原因便是它與生俱來的“綠”，這不僅指風(fēng)電所利用的風(fēng)能是綠色的，同時風(fēng)電開發(fā)的各個環(huán)節(jié)也都是力求做到環(huán)境友好，充滿著人文關(guān)懷。

三塘風(fēng)電場所在的雙羊山，層巒疊嶂，各種植被錯落生長，萬里碧空下，登高望遠(yuǎn)，蔚為壯觀。遇到濃霧升起，高山和樹木在云霧中若隱若現(xiàn)，仿佛人間仙境，美不勝收。在這里開發(fā)風(fēng)電場，不破壞環(huán)境就成為一個最基本也是最嚴(yán)格的要求。

記者了解到，貴陽院在設(shè)計之初即制定了一套完整的環(huán)保方案，對施工、完工后的植被恢復(fù)等做出部署。按照方案的要求，該院在微觀選址時就將環(huán)保作為重要的考量因素，通過努力做好每個細(xì)節(jié)來實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的平衡。例如，架設(shè)輸電線路時，在綜合考慮各種因素的基礎(chǔ)上，力求讓電力電纜的長度最短，從而最大限度地減少對山體的開挖。施工完成后，由專業(yè)的環(huán)保公司對所有開挖過的地方重新種草植樹。

“目前，場區(qū)內(nèi)的綠化已經(jīng)基本做完，植被恢復(fù)的效果還是不錯的。”劉艷恒告訴記者，“我們這里實際上已經(jīng)成為一個小有名氣的景點，吸引了不少旅游和攝影愛好者來此游玩和采風(fēng)。很多本地人會在端午節(jié)、重陽節(jié)等帶著親朋好友到這里野餐，聯(lián)絡(luò)感情與欣賞美景兩不誤。”

在努力實現(xiàn)環(huán)境友好的同時，三塘風(fēng)電場還積極與鄰為善，為消除當(dāng)?shù)氐呢毨ж暙I(xiàn)自己的一份力量。由于地處山區(qū)，三塘鎮(zhèn)部分地區(qū)的經(jīng)濟依然較為落后。“考慮到自身的經(jīng)濟實力，我們決定以中小學(xué)為切入點，以捐贈的方式來改善一些貧困學(xué)校的教學(xué)條件。”劉艷恒介紹，“去年‘六一’兒童節(jié)，我們就與新能源發(fā)電總公司的領(lǐng)導(dǎo)一同到穿硐小學(xué)組織了愛心助學(xué)捐贈活動。這所小學(xué)的學(xué)習(xí)條件十分艱苦，我們根據(jù)提前了解到的情況向?qū)W校捐贈了書包、文具等物資。”

“我也參加了那個活動，從孩子們臉上的燦爛笑容中，我深深理解了‘索取之后要懂得回報’的道理。我們的企業(yè)在某地開發(fā)資源時，就應(yīng)該有‘開發(fā)一地，富裕一方’的擔(dān)當(dāng)，肩負(fù)起推動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的社會責(zé)任。這類活動很有意義，我們還會堅持下去。”雖然捐贈活動已經(jīng)過去了一年的時間，但朱美洲在言及當(dāng)時情形時依然十分動情。