創(chuàng)新驅(qū)動助推風(fēng)電平價上網(wǎng)

為引導(dǎo)和促進(jìn)可再生能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，提高風(fēng)電的市場競爭力，國家能源局近日印發(fā) 《關(guān)于開展風(fēng)電平價上網(wǎng)示范項目的通知》推動實現(xiàn)風(fēng)電在發(fā)電側(cè)平價上網(wǎng)，擬在全國范圍內(nèi)開展風(fēng)電平價上網(wǎng)示范工作。

對此，多位業(yè)內(nèi)人士指出，通過示范項目建設(shè)論證風(fēng)電平價上網(wǎng)的可行性，雖可為實現(xiàn)2020年風(fēng)電平價上網(wǎng)的目標(biāo)鋪路，但目前風(fēng)電平價上網(wǎng)仍存在諸多問題亟待解決。

那么風(fēng)電成本究竟還有多少下降的空間?離平價上網(wǎng)之路還有多遠(yuǎn)要走?記者帶著這些問題，近日專訪了遠(yuǎn)景能源副總經(jīng)理王曉宇博士。

風(fēng)電成本尚有很大的下降空間

中國電力報：現(xiàn)在風(fēng)電面臨著非常迫切的成本下降壓力，您如何看待這樣的壓力?

王曉宇：這是一個行業(yè)上下最為關(guān)注的問題。從歷史上來看，風(fēng)電的度電成本一直低于光伏，但是最近幾年光伏的度電成本也正在呈現(xiàn)快速下降的趨勢。但我覺得，風(fēng)電成本還有很大的下降空間。首先，和很多成熟行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用相比，風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步尚有很大的提升空間，其他領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用可以帶來風(fēng)電成本的下降。比如風(fēng)變幻的規(guī)律也可以被機(jī)器的算法來學(xué)習(xí)，這給風(fēng)電帶來的價值是難以想象的。正是洞察到了這一點，遠(yuǎn)景開發(fā)了“基于機(jī)艙雷達(dá)的智能控制”技術(shù)和精確的激光雷達(dá)仿真模型，并將其結(jié)合到風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)過程中，以使控制系統(tǒng)的仿真更加接近真實環(huán)境，以此降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動和疲勞載荷以及減少偏航誤差，提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能和風(fēng)場的整場發(fā)電收益。

另外，風(fēng)能利用效率的提升非?？捎^。2010年在談82米直徑風(fēng)輪的時候，已覺得這是很大的風(fēng)輪直徑了。而隨著智能控制技術(shù)進(jìn)步，風(fēng)輪直徑越來越大，比如2.2兆瓦功率的風(fēng)機(jī)其風(fēng)輪直徑達(dá)到131米。顯然，這大幅度提升了風(fēng)能效率。

近兩年遠(yuǎn)景在推出符合市場需求的高塔筒、大風(fēng)輪整機(jī)產(chǎn)品同時，也在風(fēng)電技術(shù)基礎(chǔ)理論研究取得突破。比如葉片，葉片技術(shù)是風(fēng)電技術(shù)中非常重要的環(huán)節(jié)，也是把風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的核心部件。專業(yè)人士知道，目前葉片氣動性能分析還是基于格朗特在1935年為研究旋翼直升機(jī)應(yīng)用所提出的葉素動量理論，簡單說就是把風(fēng)輪平面簡化成一個能量盤，其簡化過程是二維的?？墒牵芏嗫萍嘉墨I(xiàn)和大量的驗證結(jié)果已表明，在葉尖速比較低時，格朗特理論模型尚能符合風(fēng)洞實驗結(jié)果，但葉尖速比較高時，它卻不能真實地體現(xiàn)風(fēng)輪在流場中的氣流形態(tài)。為解決這一技術(shù)問題，遠(yuǎn)景在科羅拉多成立空氣動力學(xué)與氣象研究中心，開創(chuàng)性地采用三維設(shè)計方法，對葉片的8個剖面做了詳盡分析，大幅降低了葉片的疲勞載荷，提升了年發(fā)電量。

解決風(fēng)電消納問題是平價上網(wǎng)的基礎(chǔ)

中國電力報：在風(fēng)電發(fā)電側(cè)平價上網(wǎng)以及各種能源形式的高效利用上，人們對能源互聯(lián)網(wǎng)有所期待，對此您怎么看?

王曉宇：風(fēng)電發(fā)電側(cè)平價上網(wǎng)在技術(shù)上應(yīng)有所準(zhǔn)備，但我認(rèn)為更重要的是市場化的機(jī)制建設(shè)。也就是說，風(fēng)電平價上網(wǎng)必須用市場化的手段來解決電力交易的問題。

風(fēng)電的平價上網(wǎng)試點也是建立在全額消納基礎(chǔ)上的。無論是光伏遵循摩爾定律實現(xiàn)成本下跌，還是風(fēng)電依靠更大的風(fēng)輪直徑提高利用小時數(shù)，所發(fā)電量都要被電網(wǎng)全額收購，才能讓投資企業(yè)得到充分回報。如果限電率超過一定水平，或者上網(wǎng)電價達(dá)不到標(biāo)桿電價水平，都會讓投資企業(yè)受到損失。

所謂的能源互聯(lián)網(wǎng)也好，第三次這個工業(yè)革命也罷，其實是一種信息化的能源革命，技術(shù)層面上的智能化更為重要，其挑戰(zhàn)也就在這里。就風(fēng)電而言，風(fēng)電要高比例進(jìn)入電網(wǎng)系統(tǒng)還須解決其間歇性、分布式和波動性這三大問題。為此，遠(yuǎn)景致力于布局能源物聯(lián)網(wǎng)平臺EnOS，以此協(xié)調(diào)能源系統(tǒng)的各個元素，實現(xiàn)美好能源世界的愿景，但這一切取決于行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，遠(yuǎn)景愿與為能源轉(zhuǎn)型付出努力的人們一起推進(jìn)技術(shù)一路向前，生生不息。

高塔筒技術(shù)將開啟低風(fēng)速開發(fā)新里程

中國電力報：風(fēng)電可開發(fā)的風(fēng)速已經(jīng)下探到5米/秒了，風(fēng)電開發(fā)的極限風(fēng)速在哪里?未來兩年，哪些技術(shù)會對風(fēng)電開發(fā)產(chǎn)生較大的影響?

王曉宇：風(fēng)電開發(fā)風(fēng)速下探到5米/秒已是事實，也沒有必要說風(fēng)電可開發(fā)的風(fēng)速一直是線性往下走。如果要說風(fēng)電開發(fā)的極限風(fēng)速，如果沒有出現(xiàn)更大的技術(shù)突破，我認(rèn)為4.7~4.8米/秒可能是一段時間的一個極限。因為，風(fēng)能蘊含的能量就像采油一樣，當(dāng)?shù)叵掠蛯釉絹碓截汃r，就意味著更高的采油成本少，那么風(fēng)速越來越低之后，就要用更高技術(shù)和材料成本去挖掘捕獲風(fēng)能蘊含的能量，這是風(fēng)電開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性問題。但值得注意的是，風(fēng)電可開發(fā)的風(fēng)速即便下探0.1米/秒，這也會帶來可觀的風(fēng)能開發(fā)量?；诖耍h(yuǎn)景開發(fā)高塔筒智能控制技術(shù)，用技術(shù)的力量推進(jìn)更低風(fēng)速區(qū)域的風(fēng)資源利用。比如同一點位，在80米高度測風(fēng)，其年均風(fēng)速僅為4米/秒左右，而向上140米測風(fēng)，其年均風(fēng)速可達(dá)到6米/秒。據(jù)遠(yuǎn)景格林云平臺測算，140米以上高度風(fēng)速大于5.5米/秒的區(qū)域占國土面積的70%，預(yù)期發(fā)電小時數(shù)超過2200小時。考慮限制因素后，風(fēng)電可開發(fā)容量超過88.2億千瓦。

遠(yuǎn)景在國內(nèi)已有批量的“120米、140米全鋼柔性塔筒技術(shù)”實際項目應(yīng)用，那么高塔筒會帶來怎樣的實際收益呢?全鋼塔筒高度從90米到120米，可提升發(fā)電小時數(shù)近300小時，從120米再到140米，其發(fā)電小時數(shù)超過250小時。