風(fēng)電設(shè)備選型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

林壽

摘要：通常情況下，我們?cè)谶x擇風(fēng)電設(shè)備使，需要根據(jù)各種各樣的因素以及相關(guān)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行篩選，在確保對(duì)項(xiàng)目風(fēng)力資源符合預(yù)期設(shè)想的同時(shí)，還需要對(duì)于設(shè)備的技術(shù)因素進(jìn)行綜合考量，以便于設(shè)備能夠良好的運(yùn)行、設(shè)備價(jià)格合理以及降低后期維護(hù)成本等。所以，我們?cè)谶M(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的設(shè)計(jì)之初，需要對(duì)于風(fēng)電設(shè)備的各個(gè)機(jī)型進(jìn)行分析比較，衡量各個(gè)機(jī)型能夠帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，從而確定需要機(jī)型以及科學(xué)合理的方案。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電；設(shè)備；技術(shù)；經(jīng)濟(jì)

一般情況下，我們?cè)趯?duì)于風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行篩選時(shí)，需要根據(jù)各個(gè)設(shè)備的適用情況以及設(shè)備的指標(biāo)等因素進(jìn)行充分分析，從而選擇合適的風(fēng)電設(shè)備，我們首先要對(duì)項(xiàng)目所在地的風(fēng)力資源進(jìn)行綜合評(píng)估，在對(duì)于風(fēng)電設(shè)備的發(fā)電能力和其他技術(shù)因素進(jìn)行綜合分析，同時(shí)，我們還需要對(duì)于風(fēng)電設(shè)備的安全性能、風(fēng)電設(shè)備的價(jià)格、以及風(fēng)電設(shè)備后期的維護(hù)成本等方面進(jìn)行考慮。

1 風(fēng)電設(shè)備選型

當(dāng)下，隨著新能源的不斷開發(fā)利用，我們對(duì)于風(fēng)能的利用開發(fā)已經(jīng)頗具規(guī)模，在風(fēng)電設(shè)備的開發(fā)和制造方面取得了較大的突破，同時(shí)，風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)技術(shù)也日趨成熟，并且，風(fēng)能市場(chǎng)的規(guī)模也越來(lái)越大，相關(guān)法律法規(guī)也不斷完善。這些因素為風(fēng)能的開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)。目前而言，現(xiàn)階段使用的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的主要技術(shù)有一下方面。

第一，我們的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量在持續(xù)增加。這是為了減少風(fēng)力發(fā)電成本和降低電場(chǎng)的運(yùn)行成本和后期維護(hù)成本，從而使得大容量風(fēng)電設(shè)備的投入使用，同時(shí)，降低企業(yè)成本也能夠增強(qiáng)其在風(fēng)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，我國(guó)的風(fēng)電技術(shù)也日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量也逐漸增加，并且，轉(zhuǎn)換效率不斷提升。第二，當(dāng)下，發(fā)展最為迅速的機(jī)組是變槳距功率可調(diào)節(jié)型。這是由于該風(fēng)電設(shè)備的變槳距功率調(diào)節(jié)，能夠較好的對(duì)負(fù)荷進(jìn)行處理，且具有控制較為穩(wěn)定以及安全性能較高等優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)谶x擇大型風(fēng)電設(shè)備時(shí)往往選用該機(jī)型。

第三，變頻技術(shù)的使用率逐漸增多。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，我們?cè)陲L(fēng)力發(fā)電技術(shù)和電力技術(shù)方面也取得了極大的進(jìn)步，許多制造企業(yè)在對(duì)于風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行研制時(shí)，采用了較為新穎的變速恒頻技術(shù)，以及變槳距等技術(shù)，從而研發(fā)出來(lái)具有變槳變速的風(fēng)電設(shè)備，并且在市場(chǎng)的應(yīng)用頗為廣泛。

當(dāng)下，變速恒頻技術(shù)在市場(chǎng)中占據(jù)著主導(dǎo)地位，大多數(shù)風(fēng)電設(shè)備都采用了該技術(shù)，并且，該技術(shù)的使用范圍持續(xù)擴(kuò)大。最后，無(wú)齒輪箱風(fēng)電設(shè)備在市場(chǎng)中的使用也逐漸呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，現(xiàn)有的無(wú)齒輪箱具有的優(yōu)勢(shì)也頗為明顯，該設(shè)備所采用的直驅(qū)方式可以有效的減少齒輪箱中發(fā)生的設(shè)備故障，同時(shí)，還可以較為良好的提高整個(gè)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性和增加設(shè)備的使用壽命，從而降低整個(gè)設(shè)備的維護(hù)成本。[1]

2 單機(jī)類型與容量的選擇

在對(duì)于風(fēng)電設(shè)備的單機(jī)容量范圍進(jìn)行確定時(shí)，通常情況下，我們需要根據(jù)風(fēng)電設(shè)備的制造水平、風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及該設(shè)備的價(jià)格，同時(shí)，我們需要對(duì)于項(xiàng)目地的自然條件、氣象條件進(jìn)行綜合分析，并對(duì)于項(xiàng)目所在地的地質(zhì)環(huán)境以及施工難度和運(yùn)輸環(huán)境進(jìn)行充分考慮，從而選擇科學(xué)合理的單機(jī)類型和容量。

2.1 風(fēng)電設(shè)備類型

我們?cè)趯?duì)于風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行分類時(shí)，按照風(fēng)電設(shè)備的風(fēng)輪槳葉通常將其分為定槳距型和變槳距型。對(duì)于定槳距型風(fēng)電設(shè)備而言，該類型的風(fēng)電機(jī)組葉片在安裝好以后不能進(jìn)行變槳，在面對(duì)高風(fēng)速的情況時(shí)，需要通過(guò)葉片的失速來(lái)對(duì)于電力的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，其額定風(fēng)速相比較高。該機(jī)型的主要優(yōu)勢(shì)在于其機(jī)械構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)較為快捷，同時(shí)操控較為方便，能夠保障順利運(yùn)行，出現(xiàn)故障的情況較少。

但是，該類型的缺點(diǎn)也同樣明顯，由于其額定風(fēng)速較高，導(dǎo)致風(fēng)輪的轉(zhuǎn)換率相比較低，以及其轉(zhuǎn)速是恒定致使機(jī)電的轉(zhuǎn)換率較低，并且，葉片十分厚重，不適合在大型機(jī)組中使用。轉(zhuǎn)速恒定，轉(zhuǎn)換效率較低；葉片重量大，制造較難，不宜制造大型機(jī)組。變槳距型風(fēng)電設(shè)備的各個(gè)葉片能夠根據(jù)具體環(huán)境而做出變化，可以根據(jù)風(fēng)速大小做出相應(yīng)的變化，從而使得風(fēng)對(duì)于葉片的攻角一直處于最合適的角度，從而提高風(fēng)輪轉(zhuǎn)換率。該設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于能夠明顯的提升風(fēng)能轉(zhuǎn)換性能，并且，相較于其它機(jī)組的葉片的較輕，可以在大型機(jī)組中使用；其缺點(diǎn)在于變槳機(jī)構(gòu)頗為繁雜，相應(yīng)的控制系統(tǒng)的難度較高，容易產(chǎn)生故障。

我們還可以根據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行分類，即定速和變速兩大類。其中，定速型的風(fēng)電設(shè)備其風(fēng)輪能夠較好的保持一定的轉(zhuǎn)速，但是相較于恒速發(fā)電機(jī)組，其風(fēng)能轉(zhuǎn)換率較低；同時(shí)，變速型機(jī)組還可以分成雙速型和連續(xù)變速型，其中雙速型設(shè)定能夠使得兩個(gè)轉(zhuǎn)速同時(shí)運(yùn)行，進(jìn)一步提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換率；而連續(xù)變速型的優(yōu)勢(shì)在可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以根據(jù)風(fēng)速來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而選擇最大風(fēng)能功率，提升轉(zhuǎn)換性能。

2.2 單機(jī)容量范圍

由于風(fēng)電發(fā)展迅速，相關(guān)電力技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，我國(guó)的大型風(fēng)電企業(yè)由于受國(guó)際風(fēng)電發(fā)展大型化趨勢(shì)影響，也逐漸投入到風(fēng)電設(shè)備大型化之中。我國(guó)目前單機(jī)容量范圍在多兆瓦級(jí)，即≥ 2MW。同時(shí)，主流的風(fēng)電設(shè)備容量多為 1.5MW 及 2MW。這種類型的風(fēng)電設(shè)備技術(shù)相對(duì)比較完善，能夠較好的面對(duì)諸多自然環(huán)境，適用的范圍較廣，該類型的產(chǎn)品相較完善，其維護(hù)成本也在逐漸降低。

3 方案經(jīng)濟(jì)比選

3.1經(jīng)濟(jì)比選方法

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)比選方法有以下 4 種：

1）年度電投資法：靜態(tài)投資 / 年上網(wǎng)電量。

2）差額內(nèi)部收益率法：在相同的上網(wǎng)電價(jià)前提下，對(duì)備選方案兩兩進(jìn)行比較，確定最終方案。

3）最低電價(jià)法：按財(cái)務(wù)分析的要求，對(duì)每種風(fēng)力機(jī)在投資估算的情況下，測(cè)算出電價(jià)，以電價(jià)最低者為優(yōu)。

4）發(fā)電成本法：（初始資本成本 × 固定年收益率+年運(yùn)行維護(hù)成本）/ 年發(fā)電量。

3.2 方案選擇

我們?cè)谶x擇方案時(shí)，需要從諸多因素考慮，還可以從靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析的方向進(jìn)行綜合分析比較。在進(jìn)行靜態(tài)分析時(shí)，通常較為普遍的是在風(fēng)里發(fā)電工程中的“度電投資”和“度電成本”，這兩種數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的是靜態(tài)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，其優(yōu)點(diǎn)在于方便和快捷，并且能夠較為直觀的呈現(xiàn)出來(lái)，但是，由于靜態(tài)分析在對(duì)于相關(guān)成本進(jìn)行分析時(shí)，由于缺乏對(duì)整個(gè)運(yùn)營(yíng)年度內(nèi)資金的時(shí)間價(jià)值，從而導(dǎo)致不能較為全面的展現(xiàn)整個(gè)期間的經(jīng)濟(jì)實(shí)質(zhì)，只能作為參考數(shù)值。

除此之外，我們?cè)谶M(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)用最為普遍的方法是 “內(nèi)部收益率法”，這種方法可以將整個(gè)項(xiàng)目中的諸多要素以及投資要素的變化和整個(gè)期間的資金進(jìn)行綜合分析。我們?cè)谶M(jìn)行風(fēng)電設(shè)備選型時(shí)，需要對(duì)諸多方面進(jìn)行考慮，通過(guò)對(duì)于相關(guān)方法的綜合利用，從而進(jìn)一步提升風(fēng)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)帶來(lái)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李占儒.大唐（赤峰）新能源有限公司風(fēng)電運(yùn)營(yíng)管理體系構(gòu)建研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2 0 1 5 .

[2]馮迎春.淺談寧夏地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)宏觀和微觀選址[J ].資源節(jié)約與環(huán)保，2 0 1 3（1 2）：2 2 .

（作者單位：國(guó)家電投集團(tuán)福建電力投資有限公司）