金塘風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整探析

王忠輝

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)崇陽(yáng)新能源有限公司，湖北 咸寧 430075)

隨著風(fēng)資源的開(kāi)發(fā)和風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步，低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)能資源逐漸得到重視。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各大風(fēng)電企業(yè)紛紛搶占這一資源，掀起了低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電開(kāi)發(fā)的高潮[1]。低風(fēng)速地區(qū)大多分布在我國(guó)中東部和南方地區(qū)的山地與丘陵地帶。受海拔和山體抬升的影響，山頂和山脊線處的風(fēng)資源相對(duì)較好，風(fēng)機(jī)沿山頂和山脊線布置可獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益[2-4]。

然而，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求程度的提高，風(fēng)電開(kāi)發(fā)企業(yè)作為全過(guò)程管理的責(zé)任單位，必須做好風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)的環(huán)境保護(hù)和水土保持工作[5-6]。進(jìn)場(chǎng)道路、送出線路以及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)等基建工程活動(dòng)不可避免地對(duì)山體表土和植被產(chǎn)生破壞，對(duì)生態(tài)環(huán)境和自然景觀造成負(fù)面影響[7]。此外，雨雪季節(jié)的水流和凍融侵蝕使得山體的水土流失加劇，甚至引發(fā)泥石流等災(zāi)害，對(duì)工程安全和周邊居民造成威脅。因此，合理布置風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)機(jī)位，減少對(duì)原生態(tài)環(huán)境的破壞具有重要意義。

本文以典型山地風(fēng)電項(xiàng)目——金塘風(fēng)電場(chǎng)為例，在微觀選址基礎(chǔ)上對(duì)部分風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)型和機(jī)位調(diào)調(diào)整，以期協(xié)調(diào)項(xiàng)目建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，為其他類似工程提供參考與借鑒。

1 風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整原因分析

1.1 工程概況

金塘風(fēng)電場(chǎng)位于湖北省崇陽(yáng)縣東南部，為典型低山丘陵地貌。山脊整體呈北東向、部分呈北西向展布，高程為990.00～1 220.00 m，谷底高程為300.00～650.00 m，相對(duì)高差約900 m。山坡地形以15°～35°為主，局部35°～39°。坡面植被主要為雜草、灌木林，場(chǎng)址部分坡地為草場(chǎng)。場(chǎng)區(qū)分為大湖片區(qū)(與江西省修水縣交界)和方?jīng)_片區(qū)(與咸寧市通城縣交界)兩個(gè)片區(qū)。金塘風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)規(guī)模為50 MW，設(shè)計(jì)階段擬定安裝25臺(tái)單機(jī)容量2 MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。綜合考慮風(fēng)能資源、發(fā)電量和風(fēng)機(jī)安全性，微觀選址階段在大湖片區(qū)布置15臺(tái)機(jī)組、方?jīng)_片區(qū)布置10臺(tái)機(jī)組。具體布置如圖1所示。

圖1 微觀選址風(fēng)機(jī)布置圖

1.2 機(jī)位調(diào)整原因

項(xiàng)目工程于2017年3月份開(kāi)工建設(shè)，2019年6月份施工到21號(hào)風(fēng)機(jī)后向22號(hào)風(fēng)機(jī)機(jī)位道路時(shí)，因山體為巖石，需要進(jìn)行爆破施工，但由于山體陡峻，爆破產(chǎn)生的大量塊石將沿著山坡順坡而下，沿途的植被將毀壞嚴(yán)重且難以恢復(fù)。經(jīng)詳勘，后續(xù)22～25號(hào)風(fēng)機(jī)道路更為陡峭，基本為堅(jiān)硬巖石，只能爆破開(kāi)挖。由于風(fēng)電場(chǎng)選址過(guò)程中，風(fēng)機(jī)微觀的選址只考慮了風(fēng)資源、發(fā)電量、風(fēng)機(jī)安全性等因素，忽略了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，若按原方案施工，沿線坡面植被將大部分被毀，將造成較為嚴(yán)重的生態(tài)破壞。另外，考慮到原方案對(duì)山體破壞較大，植被難以恢復(fù)，其對(duì)環(huán)境破壞產(chǎn)生的治理費(fèi)用預(yù)計(jì)至少在800萬(wàn)以上。因此，迫切需要對(duì)原選址方案進(jìn)行調(diào)整使得在經(jīng)濟(jì)效益滿足的同時(shí)盡量減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

2 風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整方案分析

2.1 風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整方案

為了落實(shí)在風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)建設(shè)的環(huán)境保護(hù)和水土保持的措施，決定在風(fēng)電場(chǎng)微觀選址范圍內(nèi)重新調(diào)整23～25號(hào)的風(fēng)機(jī)機(jī)位布置。經(jīng)多次比選，確定調(diào)整方案為：將原25號(hào)風(fēng)機(jī)遷移到11～12號(hào)機(jī)位之間布置，原23號(hào)風(fēng)機(jī)遷移到21～22號(hào)機(jī)位之間布置，原24號(hào)風(fēng)機(jī)遷移到16號(hào)機(jī)位旁布置，調(diào)整后風(fēng)機(jī)布置如圖2所示。由于調(diào)整后風(fēng)機(jī)間距減小，且風(fēng)速較原機(jī)位低，為保證發(fā)電量和風(fēng)電場(chǎng)效益，同時(shí)對(duì)23～25號(hào)風(fēng)機(jī)機(jī)型進(jìn)行調(diào)整。風(fēng)機(jī)調(diào)整前后主要參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

圖2 調(diào)整后風(fēng)機(jī)機(jī)位布置圖

表1 風(fēng)機(jī)調(diào)整前后參數(shù)對(duì)比表

2.2 機(jī)位調(diào)整后的工程量變化

風(fēng)機(jī)機(jī)位及機(jī)型的變更導(dǎo)致了場(chǎng)內(nèi)道路、風(fēng)機(jī)箱變基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)以及風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)集電線路的變化，基本情況為：原23～25號(hào)風(fēng)機(jī)場(chǎng)內(nèi)道路長(zhǎng)3.3 km，現(xiàn)調(diào)整的新23J～25J號(hào)風(fēng)機(jī)，其中24J號(hào)和25J號(hào)位于已修道路旁邊，不需修建道路，只需修建0.1 km道路接上23J號(hào)風(fēng)機(jī)。原23～25號(hào)風(fēng)機(jī)采用WD115-2000機(jī)型，現(xiàn)調(diào)整為新23J～25J號(hào)風(fēng)機(jī)采用的WD121-2000 機(jī)型。調(diào)整前后道路及平臺(tái)工程量等工程量發(fā)生變化，各工程量匯總?cè)绫?所示。

表2 調(diào)整前后工程量變化表

調(diào)整方案后，共有12個(gè)工程量發(fā)生了變化，以土石方開(kāi)挖和碎石面層為主。原方案中土石方開(kāi)挖達(dá)239 938 m3，需要鋪設(shè)的20 cm厚泥結(jié)碎石面層為22180m2。方案調(diào)整后土石方開(kāi)挖工程量減少了64 254.1 m3，碎石面層的工程量降低為500 m2，工程量大幅降低。由此可見(jiàn)，對(duì)23～25號(hào)風(fēng)機(jī)機(jī)位進(jìn)行調(diào)整不僅可以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，還能降低風(fēng)電廠建設(shè)的投資成本。

2.3 上網(wǎng)電量與集電線路對(duì)比

1)上網(wǎng)電量。由于調(diào)整風(fēng)機(jī)機(jī)位后，23號(hào)～25號(hào)風(fēng)機(jī)機(jī)型發(fā)生變化，使得上網(wǎng)電量發(fā)生變化，調(diào)整機(jī)位前后發(fā)電量對(duì)比表如表3所示。原方案中理論發(fā)電量為12 967萬(wàn)kWh，實(shí)際上網(wǎng)電量為9 678萬(wàn)kWh。方案調(diào)整后理論發(fā)電量為12 854萬(wàn)kWh，實(shí)際上網(wǎng)電量9 650萬(wàn)kWh，分別為原方案的99.13%和99.71%。方案調(diào)整后的等效滿負(fù)荷利用小時(shí)降為原方案的99.69%，相應(yīng)的容量系數(shù)也降低為原方案的99.55%，總體來(lái)說(shuō)，由于風(fēng)機(jī)機(jī)位和機(jī)型發(fā)生變化，調(diào)整方案后的發(fā)電量幾乎與原方案相同，機(jī)位調(diào)整并未造成風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量大幅減少。

表3 調(diào)整機(jī)位前后發(fā)電量對(duì)比表

2)集電線路。風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整后，集電線路的分組與路徑發(fā)生一定變化。原方案中將1～25號(hào)風(fēng)機(jī)分為三組，分別為：1～7號(hào)風(fēng)機(jī)為第一組，8～15號(hào)風(fēng)機(jī)為第二組，16～25號(hào)風(fēng)機(jī)為第三組。機(jī)位調(diào)整后，風(fēng)機(jī)仍被分為三組：第一組為1～8號(hào)風(fēng)機(jī)，第二組為9～15號(hào)、25J號(hào)風(fēng)機(jī)，第三組為16～22號(hào)、23J號(hào)、24J號(hào)風(fēng)機(jī)。在線路路徑方面，原方案的架空線部分未發(fā)生變動(dòng)，但35 kV直埋電纜總長(zhǎng)度減少了2 830 m。

2.4 方案概算及財(cái)務(wù)指標(biāo)

風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整后的工程總靜態(tài)投資為39 194萬(wàn)元，單位千瓦靜態(tài)投資為7 839元/kW。按照含稅上網(wǎng)電價(jià)0.61元/kWh，項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為21.67%。由于變更后多增加了3臺(tái)WD121-2000機(jī)型替換WD115-2000機(jī)型的使用，所以在各機(jī)位風(fēng)能資源總體變差的情況下，電量下降有限，同時(shí)由于布機(jī)更加緊湊，工程投資有所減少，總體來(lái)說(shuō)，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性略好于變更前方案。

3 結(jié) 語(yǔ)

在山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工程中，施工不可避免的對(duì)山體表面植被有一定程度的破壞減少破壞程度，最大程度的保護(hù)環(huán)境是風(fēng)機(jī)布置所需考慮的因素。本文以典型山地風(fēng)電項(xiàng)目——金塘風(fēng)電場(chǎng)為例，介紹了風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中風(fēng)機(jī)機(jī)位調(diào)整方案及影響。雖然在工期上有所耽擱，發(fā)電量有所減少，但減少了對(duì)山體的大量開(kāi)挖，對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到了重要作用。同時(shí)在風(fēng)電場(chǎng)微觀選址階段，應(yīng)對(duì)地形地質(zhì)條件、風(fēng)資源、發(fā)電量、風(fēng)機(jī)安全性、生態(tài)保護(hù)等進(jìn)行考慮，不一味追求發(fā)電量，綜合比選，使經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)保護(hù)效果最大化，達(dá)到雙贏、多贏的目的。