高山風(fēng)電，比平價(jià)更重要的是什么

夏云峰

在南昌，彭強(qiáng)指著辦公室墻上的江西地形圖對(duì)記者說，除了鄱陽湖周邊的區(qū)域，江西可以開發(fā)利用的風(fēng)能都在山上，帶你去采訪的高龍山風(fēng)電場(chǎng)和打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)都在山上，主峰海拔都超過了1000米。

彭強(qiáng)是華能江西清潔能源公司的黨委書記，2017年年初，他帶領(lǐng)同事和設(shè)計(jì)院地勘專家翻山越嶺，開始了4個(gè)月的“尋風(fēng)探山”之旅，繪制出一幅1：500的風(fēng)電場(chǎng)地勘設(shè)計(jì)圖，更精細(xì)的設(shè)計(jì)圖大大降低了施工風(fēng)險(xiǎn)成本，為后來開發(fā)建設(shè)山地風(fēng)電場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

談到山地風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)建設(shè)，彭強(qiáng)提到了華能集團(tuán)“決不以犧牲環(huán)境為代價(jià)去換取一時(shí)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)”的綠色發(fā)展理念，落實(shí)到華能江西清潔能源公司就是要切實(shí)做到牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的理念，要堅(jiān)持“在發(fā)展中保護(hù)、在保護(hù)中發(fā)展”，真正實(shí)現(xiàn)風(fēng)電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境和諧統(tǒng)一、平衡發(fā)展。

也正因此，華能江西清潔能源公司不僅與江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、江西省水土保持協(xié)會(huì)這樣的專業(yè)機(jī)構(gòu)合作，也與綠色科技領(lǐng)軍企業(yè)遠(yuǎn)景能源共同尋求綠色高效山地風(fēng)電場(chǎng)解決方案，加快江西風(fēng)電發(fā)展。據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）發(fā)布的《中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)地圖2019》顯示，截至2019年年底，江西風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量?jī)H占全國(guó)累計(jì)裝機(jī)總量的1.5%。

這也意味著，江西山地風(fēng)電發(fā)展的空間和潛力巨大。

“下邊坡零擾動(dòng)”效應(yīng)

沿山路盤旋而上，一路綠水青山，空山鳥鳴，轉(zhuǎn)彎處，山頂上的風(fēng)電機(jī)組映入眼簾。記者禁不住感嘆，要把這些龐然大物運(yùn)送到高龍山風(fēng)電場(chǎng)的指定機(jī)位該有多難！

高龍山主體呈東西走向，山脊總長(zhǎng)約14千米。高龍山風(fēng)電場(chǎng)位于江西省永豐縣與樂安縣兩縣交界處的高龍山山脈山脊上，海拔在585～1063米。

開發(fā)建設(shè)高山風(fēng)電場(chǎng)須挖山修路，難免會(huì)傷害到道路下邊坡的原有生態(tài)，可以說，這是高山風(fēng)電場(chǎng)施工難以根除的“頑疾”，但華能江西清潔能源公司高龍山項(xiàng)目部決心予以根治，真正將守護(hù)青山綠水落地于高龍山風(fēng)電場(chǎng)。

幾經(jīng)實(shí)地勘察路況和集中專家智慧，項(xiàng)目部最終確定了“下邊坡零擾動(dòng)”的道路施工方案，這是該方案首次應(yīng)用于國(guó)內(nèi)高山風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)建設(shè)。

所謂“下邊坡零擾動(dòng)”，就是在施工過程中將“開挖邊線”向山體內(nèi)側(cè)平移，除溝壑、道路內(nèi)彎半徑不滿足大件運(yùn)輸車輛轉(zhuǎn)彎半徑等必須要進(jìn)行回填外，所有余土外運(yùn)至棄土場(chǎng)，最大限度保護(hù)下邊坡原有植被不受擾動(dòng)，維持下邊坡原有生態(tài)。

彭強(qiáng)解釋說，“下邊坡零擾動(dòng)”方案雖然增加了土方開挖量，施工進(jìn)度有所影響，但保證了路基全斷面強(qiáng)度，從根本上保障大件運(yùn)輸安全，而且道路下邊坡無需再進(jìn)行擋墻設(shè)計(jì)及綠化。這樣，施工范圍基本可以控制在征地紅線范圍內(nèi)，最大限度規(guī)避林地、國(guó)土違法違規(guī)占地風(fēng)險(xiǎn)，也基本避免下邊坡塌方、水土流失等現(xiàn)象。

作為高龍山風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)參與者，遠(yuǎn)景能源項(xiàng)目工程師對(duì)項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)程中的環(huán)保措施印象深刻。他指著山道綠油油的上邊坡說，邊坡的環(huán)保防護(hù)使用了“客土噴播”施工技術(shù)，也就是通過混凝土攪拌機(jī)把綠化基材、種植土、纖維及混合植被種子攪拌均勻，形成基材混合物由輸送管到達(dá)噴槍口與來自水泵的水流匯合，使基材混合物團(tuán)?；?，并通過噴槍射到坡面，在坡面形成植物的生長(zhǎng)層，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

為了與“下邊坡零擾動(dòng)”施工方案形成互動(dòng)效應(yīng)，高龍山風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目組與江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、江西省水土保持協(xié)會(huì)等專業(yè)機(jī)構(gòu)合作，系統(tǒng)開展了水土保持、植被恢復(fù)及綠化物種多樣性等專項(xiàng)課題研究，制定出“表土剝離重復(fù)再利用”“上邊坡客土噴播”“藤本植物異地培養(yǎng)移栽”等專項(xiàng)方案，有效解決高山風(fēng)電場(chǎng)水土保持、保護(hù)與修復(fù)方面的疑難雜癥。

在山頂，一臺(tái)標(biāo)有“中國(guó)華能”字樣的風(fēng)電機(jī)組旁，上述工程師向記者介紹說，這座高山風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量為8萬千瓦，2018年11月20日，36臺(tái)風(fēng)電機(jī)組順利通過240小時(shí)試運(yùn)行，提前41天完成既定投產(chǎn)目標(biāo)。

本質(zhì)上，華能江西清潔能源公司將高龍山項(xiàng)目建設(shè)成“生態(tài)友好型、綠色環(huán)保型”風(fēng)電場(chǎng)，為推動(dòng)華能集團(tuán)在江西能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級(jí)及地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供安全可靠清潔電力保障。

2020年6月12日，高龍山風(fēng)電場(chǎng)獲得2020年度“中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)”，成為江西省首個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)通過中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程評(píng)審的風(fēng)電項(xiàng)目，該獎(jiǎng)項(xiàng)代表國(guó)內(nèi)同期、同類項(xiàng)目的先進(jìn)水平，是我國(guó)電力建設(shè)行業(yè)工程質(zhì)量的最高榮譽(yù)。

山區(qū)風(fēng)電施工關(guān)鍵技術(shù)

從0到1，華能江西清潔能源公司將高龍山風(fēng)電場(chǎng)“友好”方案復(fù)制應(yīng)用到打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)。

打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)是江西省重點(diǎn)調(diào)度工程，是廣昌縣推進(jìn)綠色發(fā)展戰(zhàn)略、打造生態(tài)旅游建設(shè)“廣昌樣板”的重要工程。該風(fēng)電場(chǎng)工程場(chǎng)址位于廣昌縣和南豐縣境內(nèi)，風(fēng)電場(chǎng)山脊長(zhǎng)度20千米，呈南北走向，海拔700～1100米，因距離打鼓寨最近而得名。據(jù)《江西省廣昌縣地名志》記載，打鼓寨位于武夷山脈南段，贛閩省界，主峰海拔1076.6米，頂部多為高草，山腰以下是松、杉、竹林，高峻險(xiǎn)要，古時(shí)筑有寨柵，山頂似鼓，故得其名。

在山脊上建風(fēng)電場(chǎng)，與生態(tài)友好的背后是“山區(qū)風(fēng)電施工關(guān)鍵技術(shù)”的支撐。實(shí)際上，這項(xiàng)技術(shù)源于高龍山風(fēng)電場(chǎng)，但在應(yīng)用于打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)工程施工中得到了優(yōu)化，有點(diǎn)“青出于藍(lán)勝于藍(lán)”的意味。2020年8月22日，打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)獲第四屆“全國(guó)設(shè)備管理與技術(shù)創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng)”。

了解這項(xiàng)技術(shù)后，記者發(fā)現(xiàn)它并非單項(xiàng)技術(shù)，而是一個(gè)施工技術(shù)體系，包括山地風(fēng)電工程快速施工技術(shù)、風(fēng)電機(jī)組及塔架和基礎(chǔ)耦合體系損傷監(jiān)測(cè)識(shí)別技術(shù)，以及便捷的施工支撐、保護(hù)工具等。其價(jià)值是在確保風(fēng)電場(chǎng)工程與生態(tài)環(huán)境友好的基礎(chǔ)上，縮短了施工工期，直接降低山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本。

即便這一體系在高龍山風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中得到了閉環(huán)驗(yàn)證，但在打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)施工中，項(xiàng)目工程施工組還是結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際對(duì)某些工程環(huán)節(jié)進(jìn)行了綜合模擬驗(yàn)證，將其上升到規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的高度。比如風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)澆筑環(huán)節(jié)，涉及對(duì)初凝時(shí)間、攪拌站出力、罐車容量、罐車數(shù)量、來程時(shí)間、回程時(shí)間、機(jī)位打灰時(shí)間等進(jìn)行綜合模擬，以在確保澆筑安全的情況下實(shí)現(xiàn)時(shí)間、資源配置等因素的最優(yōu)化，取得最佳施工效率和最優(yōu)環(huán)保成本。

細(xì)節(jié)決定了打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)與生態(tài)環(huán)保友好的走向，讓風(fēng)電機(jī)組融入環(huán)境的同時(shí)，開在山頂風(fēng)電機(jī)組上的“荷花”也讓人產(chǎn)生美好向上的遐想。廣昌縣是聞名遐邇的“中國(guó)白蓮之鄉(xiāng)”，沿著打鼓寨山脊一眼望去，分布著跨越江西和福建兩省的風(fēng)電機(jī)組，要問哪些屬于江西，只要看到淡青色塔筒表面的荷花圖案，那定是江西的風(fēng)電機(jī)組，也就是華能江西清潔能源公司的風(fēng)電機(jī)組。

在打鼓寨山頂，記者遇到來這兒爬山游玩的幾個(gè)年輕人。他們認(rèn)為，風(fēng)電機(jī)組豎立在海拔千米的山頂，顯示了風(fēng)電很高的技術(shù)含量。在這兒開發(fā)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的公司在風(fēng)電機(jī)組塔筒、配電房上噴繪蓮花圖案，也蠻用心。荷花中通外直，不蔓不枝，出淤泥而不染，濯清漣而不妖，其高尚品格，歷來為文人墨客歌詠繪畫的題材之一，這樣的風(fēng)電場(chǎng)讓當(dāng)?shù)厝擞辛擞H近和品格感。

提到打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)，彭強(qiáng)這樣對(duì)記者說，在山上建風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)清潔能源，當(dāng)然要百分之百做好項(xiàng)目水土保持工程。在現(xiàn)場(chǎng)，記者沿山路行走，看到上邊坡綠油油的植物已與山體上的灌木銜接融為一體，成為生態(tài)固土的主力。

現(xiàn)場(chǎng)工程師告訴記者，打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量為9.4萬千瓦，是江西單體容量最大的風(fēng)電場(chǎng)。項(xiàng)目水土保持是一項(xiàng)復(fù)雜又精細(xì)的工程，僅工程常用種籽就有10余種，包括多花木蘭、格桑花、狗尾草、狗牙根、狼尾草、馬尾松、三葉草、鹽膚木等，至于使用哪種草籽，則視水土保持工程需要而定。但無論使用哪種草籽，都涉及多個(gè)細(xì)致的施工環(huán)節(jié)，比如道路上邊坡涉及人工清理坡頂及坡面、土壤過篩、鋼絲網(wǎng)張掛及加固、基材及草籽噴播附著作業(yè)、人工對(duì)噴播面草籽補(bǔ)撒、纏繞草繩、灑水養(yǎng)護(hù)及追肥等多個(gè)施工環(huán)節(jié)，而且需要長(zhǎng)期持續(xù)的維護(hù)，考驗(yàn)的是一顆敬重山體生態(tài)的心。

山地風(fēng)電平價(jià)可期

同樣考慮環(huán)保因素，由于山地地形及氣象復(fù)雜性，山地風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本要高于平原風(fēng)電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)平價(jià)的難度更大。彭強(qiáng)說再難，江西高山風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)建設(shè)也必須要實(shí)現(xiàn)平價(jià)，這是江西風(fēng)電可持續(xù)發(fā)展的唯一選擇。

從高龍山風(fēng)電場(chǎng)和打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)的年利用小時(shí)數(shù)來看，即便再進(jìn)行運(yùn)維優(yōu)化也還不具備平價(jià)的可能，但仍可以從這兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)預(yù)期未來江西高山風(fēng)電場(chǎng)平價(jià)的可能性。

高龍山風(fēng)電場(chǎng)安裝28臺(tái)遠(yuǎn)景能源EN-121/2.2MW和8臺(tái)EN-131/2.3MW智能風(fēng)電機(jī)組，裝機(jī)容量為8萬千瓦，2019年的年利用小時(shí)數(shù)為2334小時(shí)，高于可研利用小時(shí)數(shù)；2020年上半年的利用小時(shí)數(shù)為1516.5小時(shí)，預(yù)計(jì)全年利用小時(shí)數(shù)可達(dá)2750小時(shí)。彭強(qiáng)說，高龍山風(fēng)電場(chǎng)于2018年年底投產(chǎn)，2019年的利用小時(shí)數(shù)是最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，通常來說，可行性研究的方案比較保守，所以，實(shí)際利用小時(shí)數(shù)高于可研也比較正常，但高于可研利用小時(shí)數(shù)十幾個(gè)百分點(diǎn)也蠻驚喜。至于為什么，后期的微觀選址及機(jī)型優(yōu)化是一個(gè)重要因素。

按照可研方案，高龍山風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃安裝40臺(tái)2MW風(fēng)電機(jī)組，后來遠(yuǎn)景能源參與到微觀選址和機(jī)型優(yōu)化流程中，經(jīng)過反復(fù)計(jì)算最終形成28臺(tái)2.2MW和8臺(tái)2.3MW風(fēng)電機(jī)組的混排方案。在總裝機(jī)容量不變的前提下，不僅節(jié)約工程造價(jià)近8295萬元，年發(fā)電量收益還可增加約142.16萬元。

彭強(qiáng)特別強(qiáng)調(diào)，高山風(fēng)電場(chǎng)的利用小時(shí)數(shù)與風(fēng)速正相關(guān)，單純用利用小時(shí)數(shù)來比較風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目?jī)?yōu)劣，不但不客觀，也容易誤導(dǎo)人們的認(rèn)知。據(jù)可研方案，打鼓寨風(fēng)電場(chǎng)計(jì)劃安裝40臺(tái)2MW風(fēng)電機(jī)組，后經(jīng)再優(yōu)化，最終采用遠(yuǎn)景能源的第二代智能風(fēng)電機(jī)組，也就是141米風(fēng)輪直徑的山地3.0MW、2.5MW智能風(fēng)電機(jī)組，裝機(jī)容量為9.4萬千瓦。風(fēng)電場(chǎng)于2019年11月29日投產(chǎn)，基于2020年上半年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)全年利用小時(shí)數(shù)可超出可研水平二十個(gè)百分點(diǎn)。

這說明隨著智能風(fēng)電機(jī)組代際演進(jìn)，高山風(fēng)電場(chǎng)可以獲得更高的利用小時(shí)數(shù)，這讓江西山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)平價(jià)變得可期。好消息是，基于華能河南分公司湯陰平原項(xiàng)目現(xiàn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)研判，遠(yuǎn)景能源的156米風(fēng)輪直徑3.0MW智能風(fēng)電機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)3000小時(shí)以上的年利用小時(shí)數(shù)，可將風(fēng)電場(chǎng)全生命周期電價(jià)降至0.3元/千瓦時(shí)，低于河南省的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)0.3779元/千瓦時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)全生命周期收益率可達(dá)7%以上。

盡管江西高山風(fēng)電場(chǎng)的千瓦造價(jià)成本要高于湯陰平原風(fēng)電項(xiàng)目，但仍有降低成本的空間。據(jù)彭強(qiáng)介紹，華能江西清潔能源公司基于已建成投產(chǎn)的蔣公嶺、湖沙咀、靈華山風(fēng)電工程建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn)，從精益基建單元成本管理入手，抓住影響造價(jià)的變動(dòng)成本項(xiàng)目進(jìn)行過程設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)擋墻水溝形式、道路路徑及長(zhǎng)度、平臺(tái)尺寸、基坑深度等進(jìn)行專題優(yōu)化，做到“一處一方案”，成功探索出降低單位千瓦造價(jià)成本的“航標(biāo)燈式”方案，這會(huì)照亮江西高山風(fēng)電場(chǎng)向平價(jià)目標(biāo)邁進(jìn)的道路。

遠(yuǎn)景能源風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人對(duì)華能江西清潔能源公司“航標(biāo)燈式”降本方案表示認(rèn)同。同時(shí)，該負(fù)責(zé)人也表示，遠(yuǎn)景能源智慧風(fēng)電場(chǎng)格林平臺(tái)也可以對(duì)山地風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供服務(wù)，以進(jìn)一步降低山地風(fēng)電場(chǎng)的初始投資成本。

實(shí)際上，遠(yuǎn)景能源智慧風(fēng)電場(chǎng)格林平臺(tái)智能尋優(yōu)設(shè)計(jì)模塊已積累千余個(gè)山地風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)案例，工程設(shè)計(jì)案例閉環(huán)驗(yàn)證顯示，山地風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)成本平均降低25%以上。

早在2013年，遠(yuǎn)景能源格林平臺(tái)將超千萬億次高性能計(jì)算資源引入到風(fēng)電行業(yè)，實(shí)現(xiàn)高精度流體仿真和氣象模式，歷經(jīng)7年的進(jìn)化把感性的工程經(jīng)驗(yàn)和理性的工程知識(shí)映射到量化的數(shù)字空間，實(shí)現(xiàn)了智能的協(xié)同優(yōu)化和可沉淀閉環(huán)的工程設(shè)計(jì)，大大提升所有應(yīng)用模型的精度和可靠性，為提升山地風(fēng)電項(xiàng)目系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度、下探更優(yōu)平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）提供平臺(tái)化支撐。

新一代格林平臺(tái)通過使用高階流場(chǎng)分析DES模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)山地風(fēng)電場(chǎng)地形地景的全尺寸精細(xì)仿真，可準(zhǔn)確模擬出隨時(shí)間變化的流場(chǎng)信息、風(fēng)電機(jī)組葉輪面內(nèi)的風(fēng)況變化情況，再通過機(jī)器學(xué)習(xí)、孿生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型修正設(shè)計(jì)誤差，從而提升了發(fā)電量評(píng)估精度，進(jìn)而得到了更為精準(zhǔn)的全場(chǎng)最優(yōu)LCOE，這是解鎖平價(jià)風(fēng)電的一把鑰匙。

這也有助于華能江西清潔能源公司實(shí)現(xiàn)用平價(jià)風(fēng)電讓江西“碧水常流、藍(lán)天常在”的心愿。