分散式风电:打破传统思维 建立发展新模式

文章来源:风能孙一琳2019-12-31 15:35

随着风电发展重心逐渐向位于负荷中心的中东南部地区转移,原本集中式的开发模式不适用于这一地区复杂的地形和密集的城镇、人口分布等条件。分散式风电就此成为行业的焦点。
 
近年来,行业对于分散式风电在支撑中国能源转型,推动地方经济、社会发展,催动前沿技术、商业模式创新等方面的重大意义已经达成共识。经过多年的政策准备,中国分散式风电逐步踏上正轨,各地纷纷出台规划推动分散式风电的发展。截至2019年10月底,约17个地区公布了相关方案。规划的陆续发布使分散式风电在中国进入机遇期,有望成为风电发展的生力军。
 
当前,我国分散式风电市场尚未实现突破,在体制机制、商业模式、技术标准、项目融资等环节仍面临一系列障碍,距其真正发挥作用还有很长的路要走。10月23日上午,众多行业专家齐聚分散式发展论坛,多角度畅谈分散式风电的发展。与会者认为,未来要形成集中式与分散式风电并举的局面,就需打破传统思维,建立适应分散式风电特点的全新发展模式。
 
建立清晰的开发模式
 
在德国、丹麦等欧洲国家,分散式是风电最主要的开发模式,这些国家已经形成较符合国情的分散式风电开发建设标准。丹麦能源署顾问Pablo Hevia-Koch 表示,早在20世纪80年代,丹麦就进行了最早的风能资源映射,形成欧洲最早的风能地图,风电发展关键路线图可以让开发者明确风能资源潜力。此外,他认为,政府需要制定稳定的政策,给予开发企业明确的信号,特别是土地的使用,会最小化开发者的成本和风险。
 
德国能源署可再生能源系统与市场整合负责人Carolin Schenuit认为,制定规划需要考虑的因素包括行政单位间的责任分工,居住区、基础设施和自然环境之间的平衡,电网连接成本的分摊框架等。
 
有专家表示,中国的分散式风电开发环境较国外要复杂很多,必须结合国外经验和已有的集中式风电开发经验,走中国特色分散式风电发展道路。行业要明确分散式风电的应用场景,因为靠近负荷中心,城镇和人口分布密度大、地形复杂,开发目标区域的情况较集中式风电有很大的区别,分散式风电要采用创新的开发模式。
 
第一,分散式风电规模小导致前期开发工作以及建设期不宜过长,必须采取更高效、精准的设计方式和施工组织管理模式。据明阳智慧能源集团股份公司风能设计院副院长张伟介绍,“一般来说,一个集中式风电项目的开发周期为一到两年。一个标准的开发周期大约是12个月,在此之前可进行长达一年的前期测风工作。但是对于分散式风电项目来讲,开发周期要求在6到9个月左右。”
 
第二,中东南部平原地区每平方公里人口密度约为“三北”地区的数十倍,而且地形多变。复杂的自然和社会环境对开发设计方案的经济性、可行性和安全性都提出更高的要求。因此,为了保证项目的顺利开发,最初的规划选址、资源评估、机位初步布置和限制因素排除等环节的精细化程度要进一步提高。
 
第三,土地利用需更为谨慎。自然资源部国土空间用途管制司副司长燕琴表示,分散式风电、光伏建设开发应符合城乡规划。据统计,当前全国自然保护区有1178个,超过6个省市设置了生态红线,开发时需充分考虑当地生态及土地使用情况。
 
此外,结合分散式风电的优势来看,开发初期,需要大致确定具备潜力的开发区域,重点研究电网负荷的变化特性和当地风电的出力特性,在变电站周边寻址、规划容量,以保证电力的消纳。这就意味着企业对开发目标区域的情况要有全面、透彻的了解,对该区域风能资源情况要有较为明确的预期。
 
当前,企业主要利用风电大数据库、高精度资源图谱进行初期的选址规划;运用虚拟测风塔、激光雷达测风技术,结合气象站提供的区域风能资源数据评估该区域的资源情况;通过卫星遥感技术、地物识别技术初步设置机位;借助无人机建模技术和数字化3D仿真技术等排除限制因素。新疆金风科技股份有限公司风能研究院地理信息技术主管王乾坤表示:“未来,通过多技术手段的融合,集成无人机技术、3D 建模技术、流场仿真技术等,可以实现3D精准仿真,以及高精度仿真。”
 
提高系统电网友好性
 
目前国家已经形成相关的分散式风电接入标准,包括有功控制、无功控制、运行适应性、电能质量、低电压穿越能力、二次系统、并网特性测试等,与集中式风电并网要求差别不大。实际接入过程中,分散式风电会对电网产生多方面的影响。当电网中关联负载较大时,能及时提供电能,缓解传输线路上的输电压力,从而降低电网出现故障的可能性。风电机组还能提供一定的无功支撑,增强母线节点稳定电压的能力。
 
但与此同时也有一些隐患,如正常运行时风速的随机波动性引起输出功率的变化,给电网带来波动与闪变、短路电流水平增大引起的电压暂降特征的改变等。因此,提升分散式风电的并网友好性是行业亟待解决的关键问题。中国船舶重工集团海装风电股份有限公司北京研究院副院长蔡梅园总结并网需要特别注意的四个点,一是有功、无功调节,二是超/次同步振荡,三是孤岛运行,四是接入电压等级。
 
针对各类接入电网问题,浙江运达风电股份有限公司主任工程师洪敏提出电网友好型风电机组的主动支撑技术方案,通过机组的改造,使得风电机组具备与同步发电机组一样的惯量响应、一次调频和无功调压的功能。应用时根据电网的实际情况进行优化,加强系统的稳定性。
 
充分利用各类资源展开运维
 
除开发模式大不相同,电网接入要求略有不同之外,分散式风电与集中式风电的不同还体现在运维模式上。运维成本在风电场全生命周期运行成本中占比较高,虽然分散式风电单体规模小,但因靠近负荷中心,人工成本较高,且机位排布分散,不宜分别管理,增加了风电场的运行成本。
 
为此,金风慧能新能源软件及数据产品线总经理宋建军提出对分散式风电场的监控和运维实行轻量化管理。“假如分散式风电场周边有同公司的集中式电站,则可以直接依托自有电站的服务资源开展运维工作。若是没有,对于分散、规模小的风电场,可以考虑委外运维;较为集中,总规模5万千瓦以上的,可以考虑自建运维团队或委外运维。总体要建立集中监控、区域运维、无人值守的分散式电站运维管理体系。”
 
建立灵活的商业模式
 
资金是一个产业得以发展的动力,然而分散式风电单体规模小,往往难以吸引大规模投资。但事有两面,规模小、建设周期短恰恰也是其广泛吸收各类企业及个人作为投资者,建立更加灵活合作模式的优势。
 
Carolin Schenuit介绍说,德国政府一般采用非正式参与,如对话等形式征询民众意见。或鼓励民众在财务方面参与风电建设,比如通过股份合资、能源合作社等形式。或给予特殊用电优惠、税收分成、土地租赁等。在该国,一些发电公司会为当地民众提供20%的股份收益。
 
需要强调的是,公众参与是风电场规划各个过程中的第一要素。因此,公众对于分散式风电发展的态度至关重要。远景能源(江苏)有限公司分布式解决方案负责人王智科认为需要加强宣传力度,提高行业软实力,解除一些大众误解,让大家对分散式风电有清晰正确的认识和理解。
 
有业内专家提出,让所有参与方形成利益共同体,吸引更多开发主体参与,分散式风电才能真正走上发展之路,可以联合银行,创新融资模式,有针对性地解决问题,降低风险。
 
国际能源署新能源研究部高级分析师 Heymi Bahar 认为,发挥市场的力量,企业能够调动自身能力,为整个分散式风电市场提供创新要素,会涌现出多种创新模式。实际上,很多地区已经进行了这样的尝试,比如将风电机组安装在厂区,仅为工厂供电,可以实现绿色低碳生产。分散式风电还可以结合其他能源形式产生综合效应,无论是供电,还是供暖都产生了很好的效果。
 
分散式风电发展新模式已然成型,相信中国分散式风电在政策的支持和行业的共同努力下,定然能迎来春天,促进我国可再生能源的高质量发展。

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