風(fēng)電開(kāi)發(fā)中存在問(wèn)題的探討

李文清，鐘 成

（1.緊水灘水力發(fā)電廠，浙江 麗水 323000；2.華能新能源產(chǎn)業(yè)控股有限公司，北京 100036）

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，日益受到青睞。在各類(lèi)新能源中，風(fēng)力發(fā)電是技術(shù)相對(duì)成熟、具有大規(guī)模商業(yè)開(kāi)發(fā)條件、成本相對(duì)較低的一種，因此受到各國(guó)的高度重視。全球風(fēng)電發(fā)展覆蓋70多個(gè)國(guó)家，裝機(jī)容量每年增長(zhǎng)超過(guò)30%。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年全球的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到12.31億kW，是2002年世界風(fēng)電裝機(jī)容量的38.4倍，年安裝量達(dá)到1.5億kW，風(fēng)力發(fā)電量將占全球發(fā)電總量的12%。

至2008年底，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量已突破7 000 MW。根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，2006-2020年平均每年裝機(jī)約1 900 MW，投資近200億元，而實(shí)際將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)數(shù)值。已建和在建的風(fēng)電項(xiàng)目主要分布在東南沿海及附近島嶼、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅河西走廊等地區(qū)。風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)后，一般都能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，但在開(kāi)發(fā)過(guò)程中也存在著一些問(wèn)題，本文對(duì)此加以探討。

1 風(fēng)能資源測(cè)量和評(píng)估

風(fēng)能資源測(cè)量和資源綜合評(píng)估是制定風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃及進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)建設(shè)的基礎(chǔ)，風(fēng)能資源測(cè)量的準(zhǔn)確性和資源評(píng)估的縝密性，直接影響風(fēng)電場(chǎng)工程的投資收益率。

1.1 風(fēng)能資源測(cè)量

風(fēng)能資源現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求收集的數(shù)據(jù)至少連續(xù)1年，并保證采集的有效數(shù)據(jù)完整率達(dá)到90%以上。在工程實(shí)踐中，常見(jiàn)的風(fēng)能資源測(cè)量問(wèn)題有：

（1）測(cè)風(fēng)技術(shù)不夠?qū)I(yè)。測(cè)風(fēng)儀器在安裝前未經(jīng)法定計(jì)量部門(mén)檢驗(yàn)合格，超限期使用的情況較為常見(jiàn)，而風(fēng)向傳感器需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡卮牌切拚憧潭龋赶颉罢薄狈较?，但在?shí)際操作中較難實(shí)現(xiàn)，容易出現(xiàn)偏差，有很大的局限性。

（2）數(shù)據(jù)記錄不規(guī)范。有些風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域雖然測(cè)風(fēng)時(shí)間很長(zhǎng)，但測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)完整率低、記錄保存不規(guī)范。有些由地方部門(mén)提供測(cè)風(fēng)資料的風(fēng)電場(chǎng)，存在原始測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)缺漏和失真嚴(yán)重的現(xiàn)象。

因此，在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的前期，應(yīng)加強(qiáng)測(cè)風(fēng)的技術(shù)管理工作，對(duì)數(shù)據(jù)缺漏和失真的測(cè)風(fēng)資料應(yīng)加大質(zhì)疑力度，排除各種主客觀因素的干擾，及時(shí)補(bǔ)立測(cè)風(fēng)塔，確保測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

1.2 風(fēng)能資源綜合評(píng)估

目前國(guó)內(nèi)外常用的風(fēng)能資源評(píng)估軟件有丹麥RISO的WAsP軟件、英國(guó)ReSoft公司的Wind-Farm軟件等，但都難以準(zhǔn)確估算出未來(lái)20年壽命期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)的上網(wǎng)電量，往往實(shí)際的銷(xiāo)售電量要小于項(xiàng)目建設(shè)之前可行性研究測(cè)算的數(shù)值。當(dāng)前，風(fēng)能資源評(píng)估存在的主要問(wèn)題有：

（1）重技術(shù)評(píng)價(jià)，輕經(jīng)濟(jì)分析。評(píng)估時(shí)除了充分考慮湍流、峽谷、鹽霧侵蝕等地理因素和風(fēng)機(jī)間距產(chǎn)生尾流等技術(shù)因素對(duì)發(fā)電量的影響外，還應(yīng)更多考慮風(fēng)速最大位置上的地基處理成本、風(fēng)機(jī)吊裝費(fèi)用、輸電線路鋪設(shè)及進(jìn)出場(chǎng)道路修建與維護(hù)成本等因素對(duì)發(fā)電收入的減值影響。

（2）折減系數(shù)選擇不當(dāng)。風(fēng)能資源評(píng)估時(shí)需要考慮空氣密度、湍流強(qiáng)度、鹽霧、氣候等因素的影響，以及風(fēng)機(jī)可靠性、電力損耗和葉片污染對(duì)能量的損失等。折減系數(shù)在0.7～0.8之間，選用的數(shù)值不同，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量影響較大，但在該范圍內(nèi)取何值為最優(yōu)尚難以確定。

（3）永久海擋對(duì)風(fēng)電場(chǎng)計(jì)算發(fā)電量的影響無(wú)法確定。灘涂型風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)大多布置在永久海擋內(nèi)。永久海擋的高度在4～6 m之間，既抵擋潮水又阻礙了風(fēng)，現(xiàn)有的計(jì)算軟件尚未能計(jì)算出它的影響。

因此，風(fēng)能資源評(píng)估時(shí)需要將上述因素量化為綜合折減系數(shù)，再進(jìn)行縝密的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)二次評(píng)價(jià)。

2 項(xiàng)目認(rèn)證和設(shè)備制造

2.1 風(fēng)電工程項(xiàng)目認(rèn)證

風(fēng)電工程項(xiàng)目認(rèn)證的目的是：評(píng)估已通過(guò)型式認(rèn)證的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其相應(yīng)的塔架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是否與風(fēng)電場(chǎng)的環(huán)境條件、電網(wǎng)條件相符，認(rèn)證機(jī)構(gòu)將評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)選址處的風(fēng)力資源條件、地基條件、運(yùn)輸條件及電網(wǎng)條件是否和定型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)及塔基設(shè)計(jì)中確定的參數(shù)相適用。

現(xiàn)階段，只有德國(guó)、丹麥和荷蘭3個(gè)國(guó)家要求對(duì)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目實(shí)施認(rèn)證，其對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)證范圍和深度雖各不相同，但無(wú)論是裝機(jī)容量還是技術(shù)水準(zhǔn)都處于世界領(lǐng)先地位。而國(guó)內(nèi)到目前為止尚未建立起一套完備的、符合國(guó)內(nèi)特點(diǎn)的認(rèn)證體系，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)部分風(fēng)電場(chǎng)建成后因電源結(jié)構(gòu)不合理或電網(wǎng)配套問(wèn)題無(wú)法輸電，或因?qū)嶋H風(fēng)能資源低于設(shè)計(jì)階段風(fēng)能資源評(píng)估而長(zhǎng)期虧本經(jīng)營(yíng)等。

2.2 風(fēng)電設(shè)備制造

由于進(jìn)入風(fēng)電設(shè)備制造領(lǐng)域的時(shí)間較短，國(guó)內(nèi)多數(shù)風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)尚未形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并切合國(guó)內(nèi)實(shí)際的風(fēng)電整機(jī)設(shè)計(jì)與制造能力，基本是依靠國(guó)外許可證生產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組。主軸承等關(guān)鍵部件在國(guó)內(nèi)尚無(wú)專(zhuān)業(yè)制造廠，電控系統(tǒng)也是薄弱環(huán)節(jié)，其他配套如齒輪箱、軸承等則存在質(zhì)量不穩(wěn)定、數(shù)量供應(yīng)不上等問(wèn)題。

有些風(fēng)機(jī)制造企業(yè)則急于求成，樣機(jī)還沒(méi)有試運(yùn)轉(zhuǎn)就開(kāi)始接受訂單，大批兆瓦級(jí)新型風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品匆忙投入規(guī)?；a(chǎn)運(yùn)行，質(zhì)量和運(yùn)行可靠性問(wèn)題突出，甚至成為風(fēng)電場(chǎng)未能達(dá)到預(yù)期發(fā)電量的主要原因之一，給工程建設(shè)增加了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

在制度化建設(shè)方面也存在缺失，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)完整的整機(jī)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)認(rèn)證體系。

3 工程建設(shè)選址

3.1 項(xiàng)目總平圖

當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中較為通行的做法是：在項(xiàng)目可研階段，測(cè)量比例為1∶10 000的風(fēng)電場(chǎng)地形圖以及項(xiàng)目總平圖紙，待項(xiàng)目核準(zhǔn)后，在微觀選址階段再行測(cè)繪1∶2 000比例的項(xiàng)目總平圖紙。

有工程實(shí)踐表明，在人口相對(duì)稠密的海島等地區(qū)，因比例為1∶10 000的項(xiàng)目總平圖紙誤差偏大，在微觀選址和工程施工階段，可能出現(xiàn)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)布點(diǎn)位置占用道路、農(nóng)田、軍事設(shè)施、文物、測(cè)量控制點(diǎn)等情況，以至整個(gè)風(fēng)電工程因受風(fēng)機(jī)布置間距、地形等因素制約，最終放棄部分機(jī)位或機(jī)位調(diào)整至非富風(fēng)點(diǎn)，嚴(yán)重影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)工程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

因此建議，在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)可研階段，設(shè)計(jì)部門(mén)就直接測(cè)繪1∶2 000比例的項(xiàng)目總平圖紙，先行避開(kāi)工程建設(shè)的不利因素。在微觀選址階段，則需要切實(shí)對(duì)每個(gè)風(fēng)機(jī)位置都作工程地質(zhì)詳勘，避免出現(xiàn)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)位置落于不同持力層的情況發(fā)生。

3.2 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行噪音

據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)，國(guó)內(nèi)某風(fēng)機(jī)制造廠的 780 kW定漿式風(fēng)機(jī)的塔筒下運(yùn)行噪音為70 dB左右，超過(guò)居民區(qū)噪音白天低于55 dB，夜間低于45 dB的國(guó)頒標(biāo)準(zhǔn)要求。該噪音頻譜為低頻，隨距離增大而衰減的系數(shù)較小。而且風(fēng)機(jī)葉片在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速為50～60 r/min，較接近于人的心跳頻率，若長(zhǎng)時(shí)間近距離會(huì)使人心慌、煩躁不安。如浙江省某已建成風(fēng)電場(chǎng)，因風(fēng)機(jī)噪音影響居民正常休息，18臺(tái)機(jī)組中就有4臺(tái)需在夜間退出正常運(yùn)行，給開(kāi)發(fā)商和地方政府造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)保壓力。風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將在一定距離內(nèi)產(chǎn)生頻閃陰影和頻閃反射，長(zhǎng)時(shí)間近距離受看會(huì)使人產(chǎn)生眩暈感，也應(yīng)引起足夠的重視。

目前的工程建議是風(fēng)機(jī)位置要距離居民區(qū)200 m以外。

4 并網(wǎng)運(yùn)行

4.1 電網(wǎng)適應(yīng)性

由于電網(wǎng)建設(shè)滯后于風(fēng)電建設(shè)，國(guó)內(nèi)部分已建成風(fēng)電場(chǎng)無(wú)法及時(shí)并入電網(wǎng)，造成風(fēng)電出力受限、電量損失。

在電量收購(gòu)及電價(jià)方面，部分電網(wǎng)企業(yè)及其調(diào)度機(jī)構(gòu)未制定保證風(fēng)力發(fā)電量全額上網(wǎng)的具體操作規(guī)則，在收購(gòu)風(fēng)電電量時(shí)，存在通過(guò)考核變相減少上網(wǎng)電量、壓低上網(wǎng)電價(jià)、強(qiáng)行分?jǐn)偩€損、不按期或不足額支付電費(fèi)等問(wèn)題。

4.2 風(fēng)電機(jī)組特性對(duì)電網(wǎng)的影響

風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)閃變問(wèn)題，影響電能質(zhì)量。主要原因是風(fēng)速的變化和風(fēng)機(jī)的塔影效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力波動(dòng)，而其波動(dòng)正好處在能夠產(chǎn)生電壓閃變的頻率范圍之內(nèi)（低于25 Hz）。風(fēng)機(jī)在風(fēng)速超過(guò)切出風(fēng)速時(shí)，會(huì)從額定出力狀態(tài)自動(dòng)退出運(yùn)行。如果整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)所有風(fēng)機(jī)幾乎同時(shí)動(dòng)作，這種沖擊對(duì)電網(wǎng)的影響十分明顯。

研究表明，閃變對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)的短路電流水平和電網(wǎng)的阻抗比十分敏感。因此，在風(fēng)電工程接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，并網(wǎng)點(diǎn)的選擇與建設(shè)尤顯關(guān)鍵。

另外，風(fēng)電還會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染的問(wèn)題，但與電壓閃變相比影響不是很?chē)?yán)重。工程實(shí)踐中需要注意的是并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能和線路電抗發(fā)生諧振而產(chǎn)生大量諧波的現(xiàn)象。

4.3 風(fēng)電機(jī)組制造質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)的影響

目前由于沒(méi)有風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，大部分風(fēng)電機(jī)組的功率曲線、低電壓穿越能力等技術(shù)指標(biāo)都未經(jīng)相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)。如吉林省電網(wǎng)在2008年連續(xù)發(fā)生的40萬(wàn)kW風(fēng)電機(jī)組同時(shí)切除的故障，原因就是運(yùn)營(yíng)機(jī)組不具備低電壓穿越能力。還有一些在電氣化鐵路附近的風(fēng)電場(chǎng)，由于抗干擾能力不強(qiáng)，在電氣機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)，經(jīng)常發(fā)生機(jī)組切除現(xiàn)象。

因此，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)作出相應(yīng)的技術(shù)規(guī)定，一方面是保證風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；另一方面是對(duì)國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展方向提供了正確的引導(dǎo)，使國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)組性能逐漸達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

5 上網(wǎng)電價(jià)模式

2006年后，國(guó)內(nèi)50 MW以上風(fēng)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)采用招標(biāo)加核準(zhǔn)方式，即風(fēng)電電價(jià)通過(guò)招標(biāo)方式產(chǎn)生，電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)招標(biāo)電價(jià)的結(jié)果來(lái)確定。目前，通過(guò)招標(biāo)加核準(zhǔn)方式來(lái)固定風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)的模式也許并不最優(yōu)，風(fēng)電企業(yè)在經(jīng)營(yíng)期雖沒(méi)有燃料價(jià)格變化等人為因素的影響，但是風(fēng)電項(xiàng)目仍然有一些風(fēng)險(xiǎn)，如風(fēng)能資源評(píng)估的準(zhǔn)確性和風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，以及未來(lái)備品配件價(jià)格上漲等因素，目前國(guó)內(nèi)已建成運(yùn)營(yíng)的風(fēng)電場(chǎng)，由于各種原因，長(zhǎng)期虧本經(jīng)營(yíng)的不乏其例。

因此，為了風(fēng)電事業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)健發(fā)展，根據(jù)不同風(fēng)電場(chǎng)的資源情況，適當(dāng)調(diào)整風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)的固定機(jī)制是有必要的。

一是風(fēng)電開(kāi)發(fā)商在制定投標(biāo)價(jià)格時(shí)，應(yīng)充分考慮到不同風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源條件的差別，在制定投標(biāo)上網(wǎng)電價(jià)時(shí)以投資內(nèi)部收益率來(lái)核定報(bào)價(jià)較為合理。

二是國(guó)家應(yīng)該調(diào)整風(fēng)電上網(wǎng)政策，在風(fēng)電經(jīng)營(yíng)期內(nèi)可考慮實(shí)行最低保護(hù)電價(jià)和固定電量鼓勵(lì)電價(jià)政策，最低保護(hù)電價(jià)宜略高于全國(guó)電力平均上網(wǎng)電價(jià)，而固定電量的鼓勵(lì)電價(jià)可使風(fēng)能資源條件較差的風(fēng)電項(xiàng)目得到的鼓勵(lì)電價(jià)電量比較大，相應(yīng)的經(jīng)營(yíng)期平均上網(wǎng)電價(jià)也就比較高，以促進(jìn)風(fēng)電項(xiàng)目的穩(wěn)步發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著風(fēng)電技術(shù)的逐漸成熟，制度建設(shè)的進(jìn)一步完善，風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)中存在的問(wèn)題有部分已逐步得到解決?？傮w來(lái)說(shuō)，要解決風(fēng)電發(fā)展中顯現(xiàn)的問(wèn)題，需要協(xié)調(diào)做好風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行管理規(guī)定，在研究風(fēng)電場(chǎng)裝設(shè)風(fēng)力發(fā)電預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)和發(fā)電出力調(diào)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用管理措施，解決入網(wǎng)后的電量消納和電價(jià)問(wèn)題。

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