中國分布式風電白皮書

前言

回望歷史，中國風電發展經歷了三個階段：起步于“三北”，經歷“建設大基地、融入大電網”的快速發展，風電產業從無到有，市場規模成長為全球第一；2011年以安徽來安首個低風速風電場投運為標志，風電發展進入低風速時代，中東南部地區6米/秒以下風能資源開發成為可能并不斷下探，屢創全球新低；2017年底，全國首個分布式風電項目在江蘇江陰投運，出口電壓10千伏的中壓風電機組直接接入配電網，所發電量自發自用、余電上網，打破了經濟發達城市人口集中區域無法開發風電的傳統認知，中國風電產業迎來第三次變革。

2018年是中國分布式風電元年。中東南部可開發風能資源和可利用土地減少，電力市場化改革逐漸深入，長期以來的風電固定電價政策即將被市場競價所替代，風電機組設備制造企業靠成本和規模這兩大優勢形成的競爭力難以為繼，技術創新是唯一選擇。

分布式風電代表最先進的生產力，它還原了風電利用的本質屬性——技術驅動。通過智能化、數字化的先進技術提高可靠性和經濟性，提升產業發展質量，推動產業更加理性嚴謹，與青山綠水、美好生活和諧發展。

分布式風電提出了最嚴格的安全性要求。通過智能技術確保分布式風電絕對安全，是對所有參與主體的基本要求。分布式風電要求參與企業夯實提高技術能力，強化企業社會責任感。分布式風電需要加強行業自律，分布式風電運行信息公開透明。以迎接分布式風電時代來臨為契機，以智能技術實現航空級安全，促進風電產業技術進步升級，共同努力實現能源生產和消費革命的美好能源愿景。

分布式風電時代到來

眾所周知，全球變暖和極端天氣顯著增多，使各國政府愈發重視對能源系統碳排放總量的控制。當前最有效的碳減排手段就是增加可再生能源特別是風能和太陽能的利用，以降低對化石能源的依賴。

新能源汽車的迅速發展，加快了以電氣化交通為代表的電能對化石能源的深度替代，在終端消費環節將形成可再生能源的消費動力，再次推動全球范圍內風能、太陽能的開發利用。

2020年，中國非化石能源占一次能源消費總量的比重達到15%，到2030年達到20%，這是我國政府對國際社會的莊嚴承諾。中國將繼續在全球可再生能源領域扮演毫無爭議的領跑者角色，貢獻40%左右的清潔能源電量。

技術的快速進步讓可再生能源在經濟性和環境友好性上的競爭力突顯。分布式作為可再生能源的主要形態，通過物聯網、人工智能等先進數字技術，匯聚百川成江河，是我國能源供給側的新生力量，將有效推動電力市場化進程。分布式能源將成為推動綠色發展和生態文明建設，滿足人民群眾對美好生活向往的有效舉措。分布式風電時代已經到來。

什么是分布式風電

風能作為一種能源形式被加以利用的歷史悠久，但將風能轉化為電能的應用歷史不過短短數十年。相對我國北方地區的集中式風電開發，分布式風電是指不以大規模遠距離輸送電力為目的，所產生的電力就近接入配電網，就近利用的風電開發形式。

環境友好性。相比中東部地區的火電、熱電和燃氣發電，分布式風電的碳排放為零；占地面積小，利用負荷中心的閑散空地，最大化利用土地資源，保護青山綠水。

經濟性。風能資源免費，就地消納電量充分利用，節省遠距離輸電的損耗和過高的建設成本，顯著降低當地用電電價。

需求及時響應。分布式風電縮短了電源生產和消費的距離，能夠做到需求快速響應、及時調整，滿足用戶實時變化的用電用能需求。

社會資本廣泛參與。吸引社會資本進入，形成星星之火可以燎原之勢。自發自用模式使開發主體和用電主體合二為一，將會對我國能源生產和消費的整體格局產生深遠影響。

什么是智能分布式風電機組

不是所有的風電機組都是分布式風電機組！

分布式風電地處人口密集區域，必須用智能技術徹底杜絕倒塔、葉片甩落等惡性事故發生的可能性，將安全技術標準提升至航空等級。基于先進傳感與人工智能技術的安全狀態直接監控防護，確保分布式風電絕對安全、環境友好、省心高效。全面智能防護系統確保智能分布式風電機組絕對安全。

一、機頭前部雷達測風

遠景智能分布式風電機組的機頭罩內裝備有精密激光測風雷達，這與飛機機頭前部的設計類似。激光雷達要實現360度無遺漏測量每個扇區的獨立風速與風向。風輪平面內保持100個測點，完整刻畫風輪前方的風況全貌。

激光雷達系統作為智能防護系統的重要技術，可精準規避風險，大幅抑制風速湍流對風電機組機械結構的潛在沖擊和影響。預測湍流抵達風輪時間的誤差小于1秒，先進智能控制保證風電機組遭遇湍流時運行平穩無沖擊。

二、超低轉速葉片安全靜音運行

相比集中式風電機組的風輪旋轉速度，智能分布式風電機組的葉片運行在更低的轉速，這不僅可以讓機組運行噪音更低，更重要的是顯著降低機組結構的承載，顯著提升結構設計的安全裕量。

三、機器視覺24小時智能監測葉片質量與運行狀態

遠景能源葉片在線監測系統集成了機器視覺、噪聲，形變傳感系統。通過機器視覺可感知葉片氣動性能和剛度的持續變化，監測葉片內部的細微結構特性的持續動態變化，通過運行噪聲可識別葉片的表面的異常變化。

四、智能傳感確保關鍵承載結構連接安全

風電機組結構通過高強度螺栓組合連接，構成風電機組的整體結構系統。螺栓作為結構安全的重要部件，是確保機組安全運行的關鍵因素之一，特別是連接旋轉葉片的螺栓以及變槳軸承的設計形式。

遠景能源螺栓狀態智能監測系統針對不同的大部件特點，采用機器視覺、金屬監測、位移監測、沉降監測等多種科技手段，覆蓋了整體承載結構所有關鍵部位運行狀態指標的實時監測。該系統作為整機運行控制系統的一部分與風電機組安全系統聯動運行，百分之百確保智能分布式風電機組在城市能夠以航空級安全標準持續運行。

五、葉片融冰功能

智能分布式風電機組的葉片必須配備結冰監測和保溫抗冰凍的功能，在凍雨和冰雪天氣，及時發現風電機組葉片結冰跡象，自動切入保溫抗冰凍模式，阻止附冰形成，消除高空墜物風險。

六、頂級智能電傳系統全面提升各種風況發電效率

和所有的復雜系統一樣，控制系統的先進程度將直接決定風電機組系統的效率和性能。智能分布式風電機組投運于近負荷區，其風能資源稟賦相對“三北”地區較差。因此，智能分布式風電機組的控制系統智能化需要有更為先進的技術支撐。通過激光雷達等智能傳感和數據融合技術，并建立高保真的氣動、機械傳動鏈和電氣傳動鏈模型以及基于模型的最優控制，使得各系統的協同得到顯著優化，提升能量轉換效率。

七、仿生學葉片讓風電機組運行更安靜

美國國家航空航天局（NASA）的研究顯示，“靜音”之王貓頭鷹經過億萬年的進化保持旺盛的生命力，得益于羽毛對空氣旋渦的碎渦效果。當氣流經過翅膀后緣發生渦旋脫落分離時，后緣穗狀須邊使脫離過程變離散，抑制了渦流脫離引起的氣動噪聲，令其能在夜間安靜飛行，捕捉獵物。

遠景能源仿生學葉片設計，通過航空風洞單獨的試驗驗證，讓風電機組運行更加安靜。

八、發電機出口電壓直接達到10千伏無縫連接本地配電網

常規風電機組出口電壓為690伏，為此還需要額外配備占地空間為30平方米的箱式變壓器，再加上配套電纜的線路通道，占地更多。由于箱式變壓器存在火災風險，放入塔筒底部或風電機組內部來節省用地也并不是理想的選擇。

10千伏分布式風電接入是配電網接入的典型重要場景。遠景能源創新研發智能分布式風電機組，發電機的直接出口電壓即為10千伏，可無縫連接配電網，無需變壓器及配套電纜，顯著降低占地空間，消除火災風險以及風電機組外安裝電氣設備可能發生的觸電風險。

九、集成一體化配電功能無需占地

傳統集中式風電機組為滿足電網分布式接入要求，部分場景下需額外配備開關站，成本高達數百萬元，還需要尋找數百平方米建設用地。智能分布式風電機組實現在風電機組內部配備集成智能接入裝置，幾乎不需要額外占地空間，通過靈活組態設計，無需額外配備開關站，適用分布式電網接入的絕大部分應用場景。

十、智能維護簡便保養

智能分布式風電機組維護性體現在狀態可視，故障提前預警，消除非計劃性維護。智能分布式風電機組全面采用風冷設計，免除液冷系統的復雜維護需求；關鍵螺栓連接防松設計和安全裕度增加，延長維護周期和減少維護數量；變槳、偏航、軸承完全自動潤滑，降低維護人員要求。

風電機組智能監控方案實時精確感知風電機組各部件狀態，并通過EnOS?構建云端數據分析管理系統一鍵報表，讓專家系統在云端管理全面維護計劃，主動推送狀態維護通知。

智能分布式風電機組需要安全運行機制

類似航空業對飛機的安全要求，智能分布式風電機組需要關鍵安防配置部件參數、生產序列號、關鍵出廠測試數據等信息可被第三方監管機構存儲和追溯，形成每臺風電機組獨一無二的數字指紋。需要連續發送安全運行狀態信息可被第三方監管機構接收并存儲和追溯。

分布式風電需要建立類似飛機的運行安全關鍵狀態信息實時發送和歷史存儲機制，實現類似航空飛機“黑盒子”的安全監管和追溯功能。

地理教材有許多插圖，包括分布圖、統計圖、景觀圖等。地理插圖是地理教材的重要組成部分，具有形象、直觀、生動的特點，對學生了解地理事物的空間分布規律以及各要素間的內在聯系具有重要作用。因此，在教學中，要注重發揮圖像的重要作用，運用圖像引導學生“動起來”，以形象促進抽象的思維，結合文本理論和媒體見聞，充分發揮學生的想象力使學生主動參與到課堂活動中。培養學生讀圖、析圖、解圖的能力，以及挖掘教材的圖像來獲取知識的能力，從而提高地理課堂的效率。

分布式風電能為我們帶來什么

綠水青山。分布式能源與自然和人類社會有機融合、協調發展，是分布式能源發展的初心和基本要求。在我國中東南部植被覆蓋較好的區域，減少風電大規模開發，因地制宜利用田間地頭、港口碼頭的閑散空地，建設分布式風電，不僅能夠就近提供清潔電力，同時最大程度讓可再生能源發展融入我國生態文明建設和可持續發展的偉大進程。

在十三屆全國人大一次會議上，全國人大代表、遠景能源CEO張雷提出了包括《打破綠色發展的體制“玻璃門”，讓分布式能源成為電力市場化的有生力量》在內的多項建議，引起社會廣泛熱議。

據測算，每臺遠景能源智能分布式風電機組發電期能有效減少二氧化碳排放9萬噸，平均一個縣域的分布式風能資源可減少二氧化碳排放200萬噸以上，社會效益巨大。

金山銀山。分布式風電投資收益可觀，依托電力市場化推進，可有效降低居民和企業的用電成本。電價每降低一分錢，社會經濟運行成本就能降低100億元。

以江蘇省江陰港港口集團項目為例，利用港口的堆場零星土地安裝智能分布式風電機組，提供的綠色電力可滿足港口運營一半以上的電力需求。同時用電成本最多可降低20%，創造經濟效益高達數千萬元。

開發分布式風電需要哪幾步

分布式風電項目的開發建設，需要具備多種能力和專業知識，是一個系統工程。

經濟分析：先進的氣象技術、借助大數據、云計算支撐的精準風能資源評估、專業的土地數據庫快速確認建設可行性、專業智能云平臺快速精準完成項目經濟性評估、全方位支撐項目核準流程。

項目設計：組態化設計靈活適用各種電網接入需求，專業智能云平臺自動高效完成項目塔筒基礎、電氣工程、土建工程、電網接入全套工程設計。

采購施工：標準化運營體系高效支撐工程采購、工程招標、工程建設。

運行維護：全面為智能分布式風電機組打造的智能維護軟硬件體系保證20年全生命期設備維護。

如何認識你上空的風能資源

中國大地幅員遼闊，環境千變萬化，風能資源千差萬別，精準的風能資源評估是分布式風電開發成功的前提條件，由此邁出最重要的第一步。

太陽輻射和地球自轉的綜合作用形成了地球上的大氣運動——風。而分布在廣袤大地上的海洋、陸地、城市和森林，也在對風的時空分布特點產生重要的影響。

遠景能源應用業界領先的中尺度天氣預報模式，并嵌套流體力學模型提升風能資源評估的分辨率達到百米級別，同時融合遠景能源掌握全國規模最大百米高空上萬測點的實際觀測數據，開發出國際領先水平的格林威治風電場評估和設計云平臺。從氣候環境到廠房建筑，精準刻畫出全國風能分布。對全國范圍內任意一點，都能夠一鍵式獲取高精度的風能信息，高效精準評估風電產能和投資收益。

讓分布式風電成為城市新坐標

不同于“三北”地區風電場的“人跡罕至”，智能分布式風電機組靠近人群，對這個“龐然大物”的視覺美感提出了更高的要求。遠景能源聘請法拉利汽車設計團隊為智能分布式風電機組設計外形，使其外形像天鵝般高貴優雅，盡顯現代工程設計建造之美。

每一個城市都有獨特的性格，每一臺風電機組都站立在截然不同的土地上。智能分布式風電機組不做冷冰冰貿然闖入城市的陌生人，它的理想是精心構思、巧妙融入現代城市的新坐標。智能分布式風電機組的設計不僅考慮到與城市規劃有機結合，考慮到附近建筑群空間的組織、色彩、地形和自然環境，也考慮到當地的歷史文化和風土人情。在此基礎上，運用現代城市美學和全球前沿設計元素，從葉片到塔筒的定制化設計和量身打造，與城市和美好生活緊密融合。

EnOS?協同管理分布式能源

可再生能源逐漸成為主流能源，能源系統的分布化、碎片化和波動性不可避免，傳統的集中式、計劃性的能源運行機制將無法應對以分布式可再生能源為主的能源世界。如何動態高效協同分布式形態下的發電、用電、充電和儲電等環節，成為目前能源進化的關鍵轉折點。碎片化的能源系統結構需要智能物聯網平臺在數字世界里將其協同和統一。

遠景能源依托在智慧能源領域的多年深耕與全球卓越實踐，基于物聯網、人工智能、大數據、區塊鏈等前沿技術，構筑了全球首個智能物聯網平臺EnOS? ，整合包括氣象數據、發電數據、用電數據、電網數據在內的各類數據源，連接超過5000萬個智能設備，協同管理著1億千瓦的全球能源資產。

遠景能源EnOS?作為智慧能源世界運行的基礎設施，有效打破分布式風電機組與分布式光伏，樓宇、工廠、園區間的信息壁壘，協同管理各垂直能源系統，實現分布式能源的綜合管理，并基于平臺上的發電與負荷預測，需求側響應等高級應用，為分布式風電各參與方實現電費收益的最大化。

無論在城市，還是在鄉村，一臺臺智能分布式風電機組將以前所未有的速度，連接起你我，能源與生活，綠色與科技。讓我們攜手分布式風電，共同展開一幅幅新能源、新技術、新城市、新農村、新生活的美好畫卷。

（來源：遠景能源）