《发展分散式风电:让兰考兰阳因“风”而振兴》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-04-21
  • 曾经的兰考,因风而贫困;如今的兰考,因风而振兴。

    2018年,一份农村能源革命试点建设总体方案,让河南兰考成为全国首个农村能源革命试点建设示范县:预计到2021年,兰考县可再生能源发电量占县域全社会用电量的90%以上,可再生能源占一次能源消费比重超过60%。为此,业内诸多有志之士汇集于此,共同探索兰考当地可实现、可复制、可推广的农村能源科学发展之路。

    早在2016年,中广核新能源河南公司便受兰考县人民政府委托,积极参与兰考农村能源革命规划工作。作为一个典型农业县,兰考不仅生物质能丰富,风能开发潜力也十分巨大,因此着重率先探索与应用分散式风电开发,助力兰考农村能源革命的实现。2018年1月30日,中广核新能源河南公司成功投运兰考兰阳分散式风电项目(下称“兰考兰阳项目”),成为中广核在河南省第一个实现投产的分散式平原风电项目。

    ↑中广核新能源兰考兰阳分散式风电项目

    兰考的风能开发需要解决两个问题:一是耕地面积大,风能可开发利用面积少;二是当地电网结构复杂。而发展分散式风电,可就近接入当地电网,实现土地更高效利用,在满足当地用电需要的同时,带动农村经济发展。针对当地情况,新疆金风科技股份有限公司(下称“金风科技”)与中广核强强联合,为当地发展分散式风电提供高质量的解决方案。

    一是通过120米钢混塔,保证收益最优。当风切变达到0.17以上时,可考虑为机组配置高塔架以充分利用风资源。兰考兰阳项目地处豫东平原西部,项目所在地风切变达到0.3,100m至120m风切变达到0.27,属于典型的高切变区域。同基于当地的建设施工条件,为了保证客户收益最优,兰考兰阳项目选用金风科技GW121-2.0MW型风电机组,并搭配了120m钢混塔架。这使得兰考兰阳项目成为河南省首个采用该高度钢混塔架的风电项目,为河南省高切变地区高塔架技术广泛应用奠定了基础。

    二是利用箱变内置,减少投资成本。分散式风电项目靠近用电负荷且总容量小,建设条件要求更高,因此需要精细控制建设成本。兰考兰阳项目的5台风电机组,全部尝试应用了风机箱变一体化技术。通过利用较大的塔底空间,将箱变放入塔筒中,不仅可节省征地,还能降低箱变基础、箱变接地和电缆成本,并减少故障率引起的发电量损耗。这使兰考兰阳项目相比普通项目,每台机组约节省投资12万元。

    三是实现无人值守,控制运维成本。为进一步控制运维成本,金风科技基于其自身强大的整合与共享能力,在该项目上实践无人值守运维服务模式。这不仅得益于金风科技80%常规备件24小时到场的能力,同时也取决于能够随地获取项目运行状态、实时交互维护信息、跟踪和记录工作过程的AM数字化移动维护工具。更重要的是,金风科技摒弃了传统的运维方案,为兰考兰阳项目定制了“一机一案”的服务策略,在运维成本得到有效控制的同时,确保项目发电量损失最小。

    中广核新能源河南公司与金风科技针对分散式项目探索运用的上述方案,使兰考兰阳项目实现了稳定的运营、卓越的抗风险能力和远超预期的收益:在2018年与2019年,兰考兰阳项目实际利用小时数达2453h与2485h,相比2023h的可研利用小时数分别高出21.2%和22.8%。预计到2020年年底,中广核新能源在兰考运行装机量将突破20万千瓦,年发电量超过5亿千瓦时,每年节约标煤20万吨,减少二氧化碳排放近50万吨。

    如今,兰考兰阳项目已经成为我国农村能源革命的一张“名片”,吸引着各地政府与开发企业前来参观、考察和学习,起到了良好借鉴作用。相信在不远的未来,兰考——这一“焦裕禄精神”发源地,将会因风电等一系列清洁能源,重新焕发绿色生机。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-08-27
    • 从2011年到2019年,从国家首次明确分散式风电的开发思路到颁布《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》,分散式风电经历了从无到有,从探索到突破的近十年发展历程。如今,国内已有陕西、安徽、河北、黑龙江、湖北等超10省市出台分散式风电规划,总容量超1000万千瓦,分散式风电也逐渐成为各地市撬动产业经济,探索风电与环境保护协调发展的重要方式之一。 未来,市场化交易、绿色港口电力建设、综合能源服务将成为分散式风电所面临的新的发展机会。这是8月23日召开的“2019中国第二届分散式风电暨智慧.平价.友好型风电研讨会”上所透露出的信息。 新市场、新机遇 自2015年新一轮电力体制改革启动以来,经过4年的纵深推进,电力市场化交易改革为新能源发展带来新机遇。 “新能源电力市场交易的范围、规模和类型一直在扩大和加快,参与新能源电力交易的省份也由2015年的1个增加到2018年的13个,并且还在增加。” 中国三峡新能源(集团)股份有限公司市场营销部副主任王红野指出,“这意味着电力市场化交易不但增加了新能源企业的发电量,更是降低了装机大省弃风、弃光率,促进了新能源的消纳和发展。” 一组数字显示:2019国网上半年省间清洁能源消纳1902亿千瓦时,同比增长6.7%。其中新能源省间外送电量436亿千瓦时,同比增长18.2%。 对此,领航智库副总裁、《能源》杂志副总编王秀强也持同样的态度。他认为,分散式风电的运营突破口在于电力市场化交易,因为有着明显的近负荷优势, “隔墙售电”合法化、110kv电压等级之内可就近销售电量等政策均给分散式风电的发展带来了系列利好。以蒙东地区为例,2018年新核准风电标杆电价0.45元/Kwh,若选择与一般工商业用户市场交易,交易电价为0.702元/千瓦时(目录电价下调10%),在3000小时利用小时数下,项目内部收益率将提高到10个点以上。 除了市场化交易,国家发改委能源研究所可再生能源中心副主任陶冶认为基于“绿色港口建设”需求下的分散式风电发展不容小觑。 “随着我国港口吞吐规模不断增加,用能需求显著增强,岸电改造潜力巨大。考虑到港口及周边可用土地因素、风电终端港口电力消费占比,‘十三五’期间港口分散式风电可开发规模在3GW以上。”陶冶指出。 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩也在会议上指出,分散式风电开发建设是推动我国风电产业持续健康发展的新引擎,我国中东南部十九省风资源技术可开发量达10亿,目前仅开发11%,未来分散式风电还存在众多机遇,大有可为。 来自北京计鹏信息咨询有限公司的技术运营总监邢涛为与会者展示了一组数字:由于分散式风电项目装机容量差异较大、接入方式多样,投资差异也较大。经测算,分散式风电按照110kV接入方案,单位千瓦动态投资为7600~7800元;35kV接入方案单位千瓦动态投资为7300~10150元;而集中式风电项目单位千瓦动态投资水平处于6800~7800元,分散式风电项目投资水平高于集中式项目。 这意味着,分散式风电开发还需要更全面、专业的解决方案,来帮助开发方降低前期投资风险,降低开发成本,从而提高后期收益率水平。 金风科技是业内风电数据持有最大的企业。金风科技风能研究院风资源技术总监王海斌指出,依托6000多台测风塔与3万多台机组数据,金风科技专门针对分散式风电痛点,形成了从测风到风电场设计降本方案,以及线上线下相结合的监控运维模式,并持续改善风机设备的环境友好度,助力分散式风电实现深度定制。 同样带来分散式风电全生命周期解决方案的还有上海电气。“随着平价时代的到来,风电指导电价也在降低,增加分散式项目自发自用的消纳比例,是实现项目未来稳定收益的最佳选择”,上海电气风电集团有限公司产品经理常春阳说,“目前上海电气已形成从风资源评估到风电场设计,从数字化产品到主动运维服务,结合更可靠且性能更优异的风电机组,搭配定制化解决方案,我们认为能够应对分散式风电市场各种各样的项目形式,实现项目降本增效的需求。” 针对风电运维成本高、影响效益的现存情况,宁波天扬工业新技术有限公司总工杨继新指出,要将风电运维从“事后维修向事前主动预防“转变,智能润滑对分散式风电实现“无人值守、少人运维”的目标意义重大。据杨继新总工介绍,其智能润滑产品已在某风场的两台机组齿轮箱上使用18个月,油品状况保持良好、可大幅度延长轴承与齿轮寿命,有效降低事故发生频率、降低维护成本。 自维斯塔斯销售第一台商业化风机至今,已经走过四十年的历程,维斯塔斯风力技术(中国)有限公司销售总监惠剑为与会专家分享了《四十不惑,维斯塔斯全球分散式风电成功经验与秘密武器》主题演讲。他认为,高可靠性的产品解决方案是商业项目成功的前提,基于此维斯塔斯针对中国市场推出基于先进可靠的4MW平台技术新机型V155-3.3 MW,成熟的4 MW平台久经验证,在全球44个国家累计装机超过24GW,是值得信赖的平台机组,其优异表现将助力中国低风速区域和分散式风电发展。 来自明阳智慧能源集团股份公司风能设计院的张伟副院长指出,明阳智能分散式风电场一体化评估系统是其在对分散式风电开发新模式的探索中,基于其自主研发的DMS(Deep Matrix Space)风电场数字化解决方案平台并集成了负荷/消纳评估模块的分散式风电场可行性快速评估系统,并可对风电场评估过程中的全过程实现可视化展示,相比传统评估方式可节省90%以上的工作量。 分散式风电仍需突破 从2018年元年至今,分散式风电虽然落地了一些项目,但仍有诸多问题和痛点制约着其发展,如何进一步明确接入定义、降低非技术成本、拓宽融资渠道和提高专业的勘测手段成为行业亟待解决的难题。 在国网能源研究院高级工程师冯凯辉看来,分散式风电高质量发展关键在于利用自身分布式优势获取典型的应用场景;其次要考虑分布式电源接入电网承载力,考虑电网调峰和输送通道等约束确定全省整体的承载力,将各个配电网的承载力作为省内新能源布局优化的考量条件;最后,则是要重视分布式发电市场化交易。 同时,多名与会嘉宾认为,未来的分散式风电可以探索多种运营模式相结合,并根据用户需求延伸,以微电网、多能互补形式向综合能源服务方向发展。 最后,在热烈的讨论中圆满结束本次会议当天议程。“2019中国第二届分散式风电暨智慧.平价.友好型风电研讨会”由北极星电力网、上海电力大学联合主办,并得到中国可再生能源学会风能专业委员会、深圳市清洁能源研究院、新疆金风科技股份公司、维斯塔斯风力技术(中国)有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、上海电气风电集团有限公司、西安普优斯集团有限公司、宁波天扬工业新技术有限公司对本次会议的大力支持。
  • 《破局分散式风电 助力千乡万村驭风行动高质量跃升发展》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-01-25
    • 近日,青海省能源局发布通知,宣布海西州废止21个分散式风电项目,项目单体容量1万到5万千瓦不等,主要分布在格尔木、德令哈等地。事由是,2019年9月青海省能源局下达《关于海西州2019年度分散式风电项目建设方案的批复》(青能新能〔2019〕61号)》,确定海西州分散式风电项目共26个,总装机51.5万千瓦,但截止目前,该批项目以及2020年指标内项目未办理核准和未开工且核准到期的共有21个,装机容量49.5万千瓦,需要清理废止。此次清理项目数量占比80.7%、容量占比96.1%,业内一片哗然。 金风低碳能源设计研究院 王保传 孙浩 高超 王帅 01 分散式风电到底有什么问题? 1、从分散式风电元年说起 2018年被称为中国分散式风电元年。国家能源局于2017年5月发布了《关于加快推进分散式接入风电项目建设有关要求的通知(国能发新能[2017]3号)》(以下简称“通知”),又于2018年4月发布了《关于印发<分散式风电项目开发建设暂行管理办法>的通知(国能发新能[2018]30号)》(以下简称“管理办法”)。政策鼓励下,2018-2020年仅河南、河北、山西三省政府部门规划的分散式风电建设规模已超7GW。 但3年过去了,分散式风电发展明显低于预期,分散式风电行业仍是不温不火。随着“双碳”承诺提出,在2030年前新能源装机达到12亿千瓦以上的目标驱动下,中国的风电开发重回三北,以沙漠、戈壁、荒漠化地区为重点的大型风电光伏基地装机容量动辄以百万千瓦计。在此背景下,分散式风电开发还有动力吗? 2、新形势下,要求可再生能源高质量跃升发展 2022年新年伊始,国家能源局党组书记、局长章建华在《经济日报》发表《推动“十四五”可再生能源高质量跃升发展》的署名文章。文章指出,“在中东南部地区重点推动分散式风电、分布式光伏发电就地就近开发”、“实施千乡万村驭风行动,大力推进风电分散式开发”。文章两次明确提到分散式风电。 不难看出,从国家层面来看,指导分散式风电开发的两个关键词是“中东南部”、“千乡万村”。显而易见的是,“中东南部”意味着负荷中心、土地紧张、超低风速,“千乡万村”则意味着乡村振兴、风电下乡。从这两个关键词,不难解释为什么文章开头青海海西州被废止的风电项目容量高达96%。青海省远离中东部负荷中心、有广袤的沙漠和戈壁、风资源禀赋优异,基于此三条,青海省确实没有太大必要建设容量上限仅为5万千瓦的分散式风电项目。此外,自2021年起我国陆上风电全面转向平价以后,前述分散式风电项目将执行青海省0.2277元/千瓦时的无补贴电价,风电开发企业面临着无利可图窘境。更何况,按照青海省2021年1月发布的《支持储能产业发展的若干措施(试行)》文件要求,分散式风电项目配置不低于10%、2h的储能系统后开发企业利润空间进一步被压缩,项目面临亏本。除了经济收益外,还有项目手续繁琐等问题,在多重因素叠加影响下,海西州这21个分散式风电投资商缺乏投资动力、不核准或不建设几乎成了必然。 3、分散式风电建设用地问题 目前我国风电项目建设用地指标管理仍主要依据由住建部2011年发布、于2012年3月1日起施行的《电力工程项目建设用地指标(风电场)》。文件中对于风电机组用地按基础底板外轮廓尺寸计算,单台机组在180-450平米之间(原文件指标如下): 对于机组变电站用地按基础外轮廓尺寸计算,单台机组在18-26平米之间(原文件指标如下): 该标准实施至今近十年,陆上风电机组全面进入4MW+时代、6MW级陆上风机也已开始投运,此文件已不适用于当前主流机组,特别是4MW以上的陆上机组变电站(箱变)面积用地不足,在实际项目操作中已成掣肘之势。目前风电项目土地预审时,由于采用高于3MW机组时的用地指标暂无全国统一标准,各地国土部门仍按机组450平米、箱变26平米占地上限执行,造成项目征地不足以及后续产生纠纷的问题。实际建设项目中,4MW机组采用了35kV的4250kVA华式箱变,含事故油池的基础外轮廓尺寸已达到28平米(7m*4m)。常规地面布置5MW和6MW的35kV陆上华式箱变占地达到30平米以上。 还有部分省份对分散式风电项目核准设卡、加码。根据国家能源局《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》的通知,要求“对于占用其他类型土地的,应依法办理建设用地审批手续;在原土地所有权人、使用权人同意的情况下,可通过协议等途径取得建设用地使用权。”但2017年辽宁省发改委曾发文(辽发改能源【2017】273号)要求分散式风电项目“发电量原则上自用为主、机组原则上不超过5台、风电机位不涉及新增建设用地而使用已批准建设用地”,2019年又进一步发文(辽发改新能字函【2019】25号)要求分散式风电项目核准前“建设场址必须已经取得土地证或土地批件”、“对核准政策把握不当的市地,视情节进行通报”。 上述要求或限制机组数量、或限制土地属性,均对行业产生了不利影响,已成为国家能源局提出的“实施千乡万村驭风行动,大力推进风电分散式开发”行动计划的绊脚石,不利于“十四五”可再生能源高质量跃升发展。 4、分散式风电项目并网手续问题 根据国家能源局《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》的通知,办法中第四章“电网接入”对分散式风电接入电网作出了规定,但实际项目中,分散式风电并网仍存在较多困难。该文件发布到现在,绝大多数地区并未形成真正意义上的一站式服务,安装两三台风机的审批手续和集中式风电开发审批程序基本相同。 办法中要求的 “尽可能在用户侧以较低电压等级接入,允许内部多点接入配电系统,避免安装不必要的升压设备。”但实际上,35kV及以下电压等级接入的分散式风电项目在电网公司实际办理接入时仍主要依据电网公司相关技术要求。如国家电网企标Q/GDW 1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》、Q/GDW 1866-2012《分散式风电接入电网技术规定》、Q/GDW 1392-2017《风电场接入电网技术规定》。项目实践中,电网公司将分散式风电项目与集中式并网的风电项目做同等级别管理。如在黑龙江某地,装机容量5MW、含两台2.5MW风机的分散式风电项目仍被电网公司要求建设10kV开关站,5MW风电项目总投资约4200万元、10kV开关站工程投资约510万元,投资占比超过12%。 办法中要求的“在确保电力系统网络与信息安全的前提下,向地巿或县级电网调度部门上传运行信息。”目前国内分散式风电项目均纳入市级或省级调度体系,调度管理级别过高。比如山西电网和内蒙电网,风电项目一律纳入省调调度管理。调度级别过高,会引起随调度体系配套建设的调度数据网和调度自动化系统、SDH光通信系统、电力系统二次安全防护装置、AGC有功功率控制系统、AVC无功功率控制系统、风功率预测系统等投入的联锁反应,造成分散式项目电气二次和通信系统投资过高。前述5MW分散式项目的10kV开关站中,电气二次和通信部分投入达到280万元,投资占比超过开关站的50%,并由此造成系统电气二次和通信设施调试及并网验收流程冗长。 办法中要求的“分散式风电应充分利用自身无功电压调节能力﹐补偿分散式风电接入带来的无功和电能质量控制需求。电网企业根据当地电网运行需要,统一建立覆盖本地区的功率预测预报体系”基本未执行。项目实际中风机自身无功电压调节能力被忽视、一般会被要求建设独立SVG动态无功补偿装置,前述5MW分散式项目的10kV开关站中配置的±1M Var的SVG动态无功补偿装置投资约30万元。分散式风电项目一般仍由开发企业按项目配置独立风功率预测系统,单套投资约35万元。 分散式风电项目并网标准不统一、并网手续复杂、调度级别过高,均已成为分散式风电行业的拦路虎。 02 如何破解分散式风电发展困境? 破解分散式风电产业困境,需要国家、地方、电网公司、投资企业、各利益相关方协同,从产业政策、技术标准、观念转变、民众意识、媒体宣传、融资支持等多渠道出力,笔者谨提出以下建议供参考: 1)国家层面及时修订用地指标规定,调整风电项目用地指标,补充单机容量3300kW到8000kW的陆上风机和机组箱变用地指标数据。 2)清理地方法规文件中对风电项目的不合理限制,畅通申诉渠道。 3)由国家发改委、国家能源局牵头组织关于《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》“回头看”,调研政策落实情况。督促电网企业落实责任、降低分散式风电并网门槛,降低投资者负担。 4)出台国家层面统一的分散式风电接入配电网管理办法的实施细则,明确土地利用办法、调度权限、无功补偿配置原则、涉网设备配置原则等便于实施或执行的管理办法。 5)将额定装机容量3MW及以下且并网电压等级在10kV及以下的分散式风电项目由核准制改为备案制,管理办法可参照分布式光伏项目,简化流程、提高投资积极性,有利于促进用户侧“自发自用、余电上网”分散式风电项目的发展。 6)各省市级电网公司制订的标准应由电网企业总部统一规范,不能造成各省甚至省内各地区要求不一致的混乱局面,令投资企业无所适从。 7)投资企业应提升思想站位,从助力乡村振兴战略大局的角度来考虑分散式风电建设,适当降低投资收益标准,藏利于国、让利于民。比如在开发过程将风电与区域旅游开发、民生改善工程等相结合,风电投资企业随风电项目改扩建乡村道路等措施,一举多得。 8)中东部地区人口密集,分散式风电不应简单地作为发电装置一建了之。投资企业可通过政府牵头、组织村集体或村民通过土地入股的方式,为村集体提供稳定收入,承诺每年分红。入股的方式可通过现金入股,也可通过闲置土地、扶贫基金等方式入股。在村企合作机制下,培训当地有一定能力的村民参与部分风力发电运行维护工作,促进农民本地就业。 9)利用分散式接入电网的优势,在股比分红的基础上通过直供电、隔墙售电等方式,降低风电所在村屯或临近工商业用电电价,切实提升民众幸福感。 10)政府引导各金融机构有序提供金融优惠政策支持,降低融资难度和融资成本。 11)加大媒体对风力发电的科普和宣传力度,提高民众好感。发电企业可将风机涂装为具有当地特色的形态,促进乡村旅游、电力科普。 03 分散式风电产业的先行先试 CWEA秘书长秦海岩曾建议在全国实施“百县千村万台工程”,即在全国的100个县,首批选择5000个村,每个村安装2台风电机组,共计1万台,利用农村地区的大规模零散未利用土地,并以县域为单位进行集中规划、打包核准。 全国政协委员、金风科技董事长武钢在2021年两会期间也曾表示,以河南某风电场为例,通过安装2台3MW风电机组,年电费收益可超过620余万元,扣除贷款、运维等成本,年均净利润约超过290万元,20年运行期将累计创造利润超过5800万元。如果组织村集体和村民投资入股,每年可为村集体提供一定比例的稳定收入,为当地创造良好的经济效益,对开发企业和当地民众来说都有一定的内生动力。 山西省运城市芮城县风陵渡镇是金庸老先生笔下“风陵渡口初相遇,一见杨过误终生”侠骨柔情虚拟故事发生的地方;风陵者, 风后之冢也,风陵渡也是上古传说黄帝-蚩尤战争风后发明指南车的地方;西侯度村也是发现180万年前人类最早用火证据、点燃人类文明圣火的地方。在这里,有先民“匼河背冰”的强悍血液、风后排兵布阵的斗争智慧、女娲抟土造人的创造精神和西侯度点燃文明圣火的拼搏激情。在这黄河古渡口,2020年金风科技旗下全资子公司天润新能建设了风陵渡12MW分散式风电项目,项目采用了目前全国难度系数最高风机彩绘技术,将5台2.5MW风机塔架100%全覆盖彩绘图。彩绘选用了《背冰先民》、《洞宾故里》、《风后造车》、《西侯渡圣火》、《女娲造人》等极具芮城文化特色的图案,使得该项目在实现经济价值的同时,也成为古老与现代完美融合、人与自然和谐共生、宣传芮城文化底蕴的一道靓丽风景。 图一 “风后造车”风机彩绘 图二 风陵渡口“风后造车”风机涂装 实现广大农村地区高质量发展将是我国下一阶段需要完成的最紧迫任务。人不负青山,青山定不负人,在我国中东部农村地区发展分散式风力发电既可将资源优势转化为乡村集体收入,又能加强农村电网建设、调整能源结构,以低成本满足乡村振兴过程中的用电增长需求,助力千乡万村驭风行动,实现可再生能源高质量跃升发展,同时促进生态环境建设,最终走出一条更美丽、更富裕、更持续的乡村发展之路。