云南風(fēng)電生產(chǎn)運(yùn)營對(duì)標(biāo)體系研究

文 | 周盛龍

云南風(fēng)電生產(chǎn)運(yùn)營對(duì)標(biāo)體系研究

文 | 周盛龍

自2008年云南省第一個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目——華能港燈大理大風(fēng)壩風(fēng)電場（48MW）投產(chǎn)發(fā)電以來，國內(nèi)各大發(fā)電集團(tuán)紛紛涌入云南這塊風(fēng)水寶地。短短六年，云南風(fēng)電從無到有，從小到大。根據(jù)中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，截至2013年末，全國（除臺(tái)灣地區(qū)外）風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到91412.89MW，云南省風(fēng)電裝機(jī)容量也達(dá)到了2484MW，占全國風(fēng)電裝機(jī)容量的2.72%，在全國33個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市、特別行政區(qū)）中排名第十二位，在南方五省（自治區(qū)）中位列第一。

風(fēng)電企業(yè)當(dāng)前對(duì)標(biāo)情況概述

經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，中國風(fēng)電裝機(jī)容量已躍居世界第一。但受國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)規(guī)范體系建設(shè)滯后這一短板的影響，絕大多數(shù)風(fēng)電企業(yè)的管理水平與常規(guī)能源發(fā)電企業(yè)相比還存在較大差距。因此，適時(shí)引入相對(duì)先進(jìn)且較為成熟的常規(guī)能源發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)管理體系對(duì)于引導(dǎo)風(fēng)電企業(yè)健康、有序發(fā)展具有十分重要的意義。對(duì)標(biāo)管理是火力發(fā)電企業(yè)最重要的管理方法之一，經(jīng)過十多年的探索已形成較為完備的體系，并已成為發(fā)電企業(yè)建立科學(xué)管理模式的堅(jiān)實(shí)理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。目前，我國各大電力企業(yè)已陸續(xù)采取該方法指導(dǎo)企業(yè)的管理工作，并取得了顯著的成效?？衫眯r(shí)數(shù)就作為對(duì)標(biāo)管理的主要指標(biāo)，被沿用到了風(fēng)電企業(yè)的對(duì)標(biāo)管理中。但是由于風(fēng)電行業(yè)自身的特殊性，使得它受資源差異、設(shè)備差異、電網(wǎng)差異、管理差異等四個(gè)方面因素的影響較大，單純使用可利用小時(shí)數(shù)對(duì)標(biāo)已不具有普遍意義。而且，隨著風(fēng)電裝機(jī)的進(jìn)一步擴(kuò)大、地形條件的更加復(fù)雜、電網(wǎng)消納情況的不斷變化，使得單一采用可利用小時(shí)數(shù)對(duì)標(biāo)的簡單模式更加不能適應(yīng)實(shí)際的需要。因此，建立起適合本地區(qū)的風(fēng)電對(duì)標(biāo)體系對(duì)于提高風(fēng)電企業(yè)的管理水平來說其意義不言而喻。

云南風(fēng)電企業(yè)對(duì)標(biāo)因素分析

云南高原屬低緯度高原，地理位置特殊，地形地貌復(fù)雜，氣候環(huán)境也較為復(fù)雜，受南孟加拉高壓氣流的影響，省內(nèi)大部分地區(qū)全年風(fēng)向以西南風(fēng)為主。全省風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在曲靖市東部、紅河州中南部、大理州中部等地，具有隨著海拔高度增加，風(fēng)速加大，平均風(fēng)功率密度、有效小時(shí)數(shù)等增加很大的特點(diǎn)。現(xiàn)就云南風(fēng)電企業(yè)為例，分析四大因素對(duì)對(duì)標(biāo)結(jié)果造成的影響。

（一）風(fēng)能資源分析

風(fēng)能資源評(píng)價(jià)是整個(gè)風(fēng)電場前期工作的重中之重，也是決定項(xiàng)目投產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)效益的決定性因素。云南地區(qū)的風(fēng)電資源多位于眾山峻嶺之中，地形地貌復(fù)雜，使得每個(gè)機(jī)位的測風(fēng)數(shù)據(jù)都不盡相同。通常情況下，開發(fā)商會(huì)綜合地形地貌的特點(diǎn)，本著節(jié)約投資的原則，選取部分能夠代表全場風(fēng)況的位置安裝測風(fēng)塔，而這就對(duì)測風(fēng)塔選址的準(zhǔn)確性提出了較高的要求。

平原地區(qū)的風(fēng)電場選址還可以參考當(dāng)?shù)貧庀笳镜臏y風(fēng)數(shù)據(jù)，而云南地區(qū)的氣象站多位于縣級(jí)以上政府駐地，海拔較低，而風(fēng)電場多位于大山之巔，海拔較高，二者的落差有時(shí)甚至在一千米以上，因此高原地區(qū)氣象站的風(fēng)速數(shù)據(jù)并不能直接用來反映風(fēng)電場的風(fēng)況條件。

此外，根據(jù)圖1“大理氣象站風(fēng)速年際變化直方圖”可以看出，以大理為代表的云南地區(qū)的年平均風(fēng)速的分布還存在著一定程度的波動(dòng)，即有著大、小年之分。因此，若不能結(jié)合風(fēng)速的年際變化，進(jìn)行連續(xù)1年以上時(shí)間的測風(fēng)數(shù)據(jù)收集、修正、分析，將會(huì)給日后的經(jīng)營帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)。

（二）設(shè)備效率分析

目前，云南省并網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組主要有750kW、1.5MW兩種機(jī)型。

750kW機(jī)組為定槳失速型機(jī)組，安裝時(shí)期為2008－2010年，為云南省首批投運(yùn)的風(fēng)電機(jī)組。其運(yùn)行特點(diǎn)是運(yùn)行中轉(zhuǎn)速基本恒定，槳距角不可變化；低于額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不可變，使得其風(fēng)能利用系數(shù)較低；高于額定風(fēng)速運(yùn)行時(shí)，將通過槳葉的失速性能調(diào)節(jié)，限制其功率輸出，保證風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。上述設(shè)計(jì)原理使得該機(jī)組不能實(shí)現(xiàn)滿功率運(yùn)行。

1.5MW機(jī)組為主要為變槳變頻型機(jī)組，從2010年應(yīng)用至今，應(yīng)用范圍最廣。變槳技術(shù)的使用使得3個(gè)葉片可以隨著風(fēng)速的變化而始終保持最佳角度，提高了機(jī)組的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。采用的雙饋式發(fā)電機(jī)能夠保證發(fā)電機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下都始終工作在最佳狀態(tài)，使機(jī)電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高，輸出功率最大，而頻率保持不變。在大風(fēng)時(shí)段可以實(shí)現(xiàn)滿發(fā)甚至超發(fā)，發(fā)電效率相對(duì)定槳失速型機(jī)組高出約10%以上。

750kW、1.5MW機(jī)組的功率曲線如圖2所示。

（三）電網(wǎng)環(huán)境分析

圖1 大理氣象站風(fēng)速年際變化直方圖（1971年-2000年）

圖2 某750kW機(jī)組與某1.5MW機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)功率密度條件下的功率曲線對(duì)比

隨著近幾年“三北”地區(qū)棄風(fēng)問題的日益突出，電網(wǎng)消納能力越來越成為影響風(fēng)電經(jīng)濟(jì)效益不容忽視的重要因素。2008－2010年，云南風(fēng)電開發(fā)才剛剛起步，風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模還比較小，基本是在“小風(fēng)電，大電網(wǎng)”的環(huán)境下運(yùn)行，而且又恰逢經(jīng)濟(jì)高速增長階段，電力供不應(yīng)求，基本不存在棄風(fēng)限電的情況。通過幾年來電源建設(shè)的飛速發(fā)展，截至2013年底，云南省全口徑裝機(jī)容量已達(dá)到60154.77MW。在納入云南省調(diào)平衡的電源中，水電裝機(jī)已達(dá)到36218.6MW，占總裝機(jī)的71.03%；風(fēng)電裝機(jī)2190MW，占總裝機(jī)的4.3%。但受經(jīng)濟(jì)增勢趨緩、電力供大于求、動(dòng)穩(wěn)問題突出等因素的制約，云南電網(wǎng)近兩年來?xiàng)壦畨毫^大，僅2013年云南主網(wǎng)累計(jì)棄水電量就達(dá)到了10.84億千瓦時(shí)。按照“若主網(wǎng)全面出現(xiàn)棄水時(shí)，首先安排風(fēng)電、光伏為水電騰出發(fā)電空間”的調(diào)度原則，汛期風(fēng)電棄風(fēng)問題將在一定時(shí)期內(nèi)不可避免。另一方面，由于大理地處滇西北負(fù)荷末端，動(dòng)穩(wěn)問題突出，大理劍川、洱源片區(qū)棄風(fēng)問題相比省內(nèi)其他地區(qū)都更為突出，常年都存在棄風(fēng)限電的情況。根據(jù)國家能源局的統(tǒng)計(jì)，2013年云南省的風(fēng)電棄風(fēng)率達(dá)到3.68%，是南方五?。ㄗ灾螀^(qū)）中唯一存在棄風(fēng)限電情況的省份。

（四）管理方式分析

風(fēng)電企業(yè)的生產(chǎn)管理模式一般可分為“運(yùn)檢合一”和“集控管理”兩種。由于風(fēng)電企業(yè)的人員編制普遍較少，在投運(yùn)初期大多采用“運(yùn)檢合一”的管理模式，以緩解人員不足的壓力。當(dāng)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到一定程度，機(jī)組數(shù)量較多的時(shí)候，通過“集控管理”就能夠在一定程度上改善現(xiàn)場人員“上完運(yùn)行干檢修”這種疲于奔命的狀態(tài)。一方面緩解了現(xiàn)場人員的工作壓力，改善了現(xiàn)場惡劣的工作環(huán)境，另一方面集中了人員力量和技術(shù)優(yōu)勢，基本形成運(yùn)行集控和檢修集中的管理模式。通過“集控管理”能夠開展機(jī)組效率、廠用電率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，有助于進(jìn)一步壓縮成本、提高生產(chǎn)經(jīng)營水平和盈利能力；通過集中檢修不僅有助于提高檢修效率，也為解決技術(shù)難題提供了人力和智力支持。

結(jié)語

由于風(fēng)能資源屬于先天條件，機(jī)組選型也非運(yùn)行期內(nèi)可以改變，因此要想提升對(duì)標(biāo)排名，惟有在加強(qiáng)營銷工作和提升機(jī)組運(yùn)行效率兩個(gè)方面下功夫。由于營銷工作對(duì)于電量的貢獻(xiàn)不易量化，現(xiàn)僅就如何提升機(jī)組運(yùn)行效率方面開展分析。

為量化對(duì)標(biāo)結(jié)果，選取代表風(fēng)能資源情況的平均風(fēng)速、代表機(jī)組發(fā)電效率的功率曲線，代表電網(wǎng)環(huán)境的限電影響小時(shí)數(shù)，代表管理水平的廠用電率結(jié)合起來形成如下公式：

A：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)需要加強(qiáng)管理獲得的利用小時(shí)數(shù)；

B：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)實(shí)際利用小時(shí)數(shù)；

C：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)限電影響小時(shí)數(shù)；

D：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)平均風(fēng)速對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)功率；

E：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)小時(shí)數(shù)；

F：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)平均裝機(jī)容量；

G：統(tǒng)計(jì)期內(nèi)廠用電率。

A越小，就意味著實(shí)際的發(fā)電能力越接近設(shè)計(jì)水平，廠用電損耗越?。籄越大，就意味著實(shí)際的發(fā)電能力離設(shè)計(jì)水平越越遠(yuǎn)，廠用電損耗越大。因此，綜合上述指標(biāo)就可以完成對(duì)機(jī)組發(fā)電能力、廠用電率的考量。各企業(yè)通過對(duì)數(shù)據(jù)A的對(duì)比分析就能夠了解各自的機(jī)組出力效率和廠用電率水平，避免了不分情況一律采用可利用小時(shí)數(shù)對(duì)標(biāo)的誤區(qū)，對(duì)于提高風(fēng)電企業(yè)的自身管理水平也能提供較為科學(xué)合理的參考。

（作者單位：華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院；華能港燈大理風(fēng)力發(fā)電有限公司 ）