5米多风速也有好生意

远景能源的智能双模风电机组和智慧风场设计以及风电场协同控制技术，可以突破低风速区域风电开发的边界，让更低速的风资源利用成为一门好生意。

风电机组和风电场设计是低风速风电场生意中的两大风险，前者可以决定这门生意的好与坏，后者可以决定这门生意更好或者更坏。

如果你是风电开发商，而恰好想继续在低风速区域建风电场赚钱，只是对更低风速的下限有点拿不准；也可能你是投资者，正在为一项低风速风电场投资决策犯嘀咕，投还是不投都让你犹豫不决。

无论处于哪种情形，不妨看看来自中国规模最大的低风速风电场——安徽来安项目的数据：一个5万千瓦的低风速风电场项目，造价约4亿元人民币，在平均风速5.5米/秒风况下，年等效满发小时数超过1800小时，按照国家发改委规定的标杆上网电价（每千瓦时0.61元），该项目年收入超过5490万元人民币，项目内部收益率超过10%。显然，这是赚钱的好生意。

但并非所有低风速风电场项目都有这么好的业绩，比如与上述项目相邻的某个低风速风电场项目，年等效满发小时数刚超过1500 小时。这样的业绩,显然是个坏生意。

低风速领域的好生意和坏生意，让开发商处于两难的境地，投资多大，担忧就有多大，但不投资就意味着与战略性业务擦肩而过，甚至连看得见的未来也失去了。其实，开发商也不必忐忑和纠结，只要看清低风速生意的风险，做好这门生意就不是问题。

低风速风电场项目是个技术致胜的生意，安徽来安低风速风电场的运行实践证明，风电机组和风电场设计是低风速风电场生意中的两大风险，前者可以决定这门生意的好与坏，后者可以决定这门生意更好或者更坏。

先来看风电机组。在安徽来安县，由龙源电力投资的国内首个低风速风电场项目一期2011年1月5日并网发电，开创了在低风速区域开发风电的先河。颇具商业价值的是，该项目装机容量4.95万千瓦，全部采用远景能源1.5兆瓦、87米大叶轮低风速机组，整场发电量业绩令人惊喜。

此后，龙源电力加大来安低风速风电场项目投资，二、三期仍采用远景能源的低风速机组，但在项目四期采用了某厂商的低风速机组以后，一直以来的低风速生意出现了不好的苗头，项目五期重又采用远景能源的低风速机组。

数据最有说服力。龙源电力来安低风速风电场项目后评估报告显示：2012年1月1日至2012年12月31日，在机舱平均风速5.5米/秒的风资源条件下，远景能源的132台低风速机组平均年等效满发小时数1827小时。这表明来安低风速风电场项目一期、二期、三期、五期均是赚钱的生意。

而与远景能源同型号的某厂商低风速机组，在机舱平均风速5.6米/秒的风资源条件下，33台机组平均年等效满发小时数仅为1569小时，比远景能源的低风速机组发电性能低20%。显然，这是不能赚钱的坏生意。

那么，远景能源的低风速机组为何比业内主流机型有超过20%的发电性能，这源于远景能源业界领先的智能风电机组技术平台。从理论上讲，对于低风速机组而言，由于其额定风速低，若要达到与普通机组同样的功率输出，就必须加大叶片以便捕获更多的风能，但低风速技术绝非简单加长叶片这么简单，一味执着于“加大叶片”很可能让低风速技术陷入误区。“在低风速地区，并非增加叶轮的扫风面积就能提高风电场的投资回报率，必须使用特殊的低风速控制技术才能获得好的经济效益，比如在风电场设计之初就要使用特殊低风速风场选址技术来设计风电机组的布局，并且需要提前模拟低风速风电场系统控制方案，这样才能保证风电场盈利。” 远景能源技术开发总监朱博士强调，“这样做的前提是，要有一个适宜在低风速风电场运行的好机组。”

过去4年的时间里，远景能源一直在低风速风电领域推进技术创新。最初，这家公司在其“风机载荷控制软件在环仿真平台”上验证了各种控制思路之后，找到了一种特有的“动态最优发电量捕获算法”和降载核心控制策略，终于在2009年12月成功研制出全球首款针对低风速地区的1.5兆瓦、87米大叶轮风电机组，创造了国内低风速区域风电开发需求。

此后，远景能源的低风速机组开发进入智能化阶段，进而在业界首次提出了智能风电机组的概念，简单说，就是通过配备一系列先进传感技术和智能控制算法技术，让远景能源的低风速机组成为“能感知、会思考、可以判断和决策的智能风电机组。”

从来安低风速风电场的实际运行看，远景能源的智能风电机组比传统机型能更快速、更全面地感知风速变化、湍流强度、空气密度以及机组间的尾流效应，并且能迅速做出反馈，以便从风中捕获到更多的能量。

远景能源产品开发总监Anders透露，远景智能风电机组还具备适应环境的动态自学习能力，换句话说，它会通过一个学习模型，准确辨识各种工况，使自己始终处在最优的工作点，充分发掘机组发电量的极致潜能。

有意味的是，远景能源智能机组的出现可能会让业界有关在低风速区域直驱技术是否更优于双馈技术的争论变得寡淡无味。在Anders看来，不能笼统地谈论这两种技术路线的孰优孰劣，这不是一个非黑即白的问题，否则这两种技术也不会并存这么多年。

“谈到技术先进性，大多数人认为直驱是新技术，双馈是传统技术，实际上这是一个误解，直驱技术问世的时间还早于双馈技术，只是双馈技术在后来几十年的发展中逐渐在世界范围内成为业界的主流。”Anders说，“成为主流的原因也很简单，因为双馈机组在超过额定功率30%以上的工作模式下，其效率显著高于直驱全功率机组，而在低于30%额定功率下，由于双馈电机和齿轮箱效率的明显下降而使其效率低于直驱全功率机组。但在比对两种技术路线时，有一个事实是很容易被大多数人忽略的：以平均风速5.5米/秒风资源的来安风电场为例，机组工作在额定功率超过30%以上工况下的发电量占全年发电量的80%以上，这也就意味着，即使是在这样低风速的风资源条件下，双馈高效是整个风电场发电效能的决定性因素，这也就不难理解为什么这么多年发展下来，双馈技术发展应用在世界范围内远远超过直驱技术的事实。”

“但是，远景的智能机组并没有简单停留在直驱全功率vs双馈的二选一上，” Anders进一步补充道：“远景的智能机组突破了设计约束，实现了双模智能切换运行模式，也就是说在高风速时段，双馈的高效运行模式捕获了全年超过80%的能量分布；在低风速时段30%额定功率工况以下，发电机则通过双模变频切换运行在全功率模式，从而使得双模机组即使在能量占比非常少的低风速时段也取得了接近直驱全功率的运行效率。”

远景能源的机组之所以能够实现如此智能的功能，其秘密在于它比传统机型的控制系统中多出大量的控制代码，正是这些代码的作用使远景低风速机组比业界主流机型高出至少20%的发电性能。来安低风速风电场项目后评估报告显示，“与相邻的国内某主流同型号机组进行发电量比较，在风资源条件相似的情况下，远景能源智能机组的发电量平均高出约24%。”

正如远景能源风电场设计总监Oliver所言，“如果说风电机组供货商最终的产品是好的机组，那么风电投资商最终的产品就是一个好的风电场。打造一个好的风电场最关键的问题是要为风电场打造一个好的基因。” 做低风速风电场投资，选对了机组就有了好生意的开始，一旦选错了机组，就选错了风电场的“基因”，这就给风电场的盈利能力带来巨大的风险。

决定风电场“基因”的另一个重要环节是风电场设计。也许，一项源自来安低风速风电场项目后评估报告中的数据会让你“一身冷汗”：“低风速风电场发电量对风速有着很强的敏感性，在风电场设计过程中0.1米/秒的风速误差对应4%的发电量误差。”

其实，风电场实际运行年满发小时数低于可研报告的预计值，一直是风电开发市场的痛点，只是这个痛点在低风速风电场开发中显得更痛而已。项目后评估报告还显示，“同一个风电场，相当一部分机位发电量实测值与可研预计值的误差超过30%，发电能力最好的机组个体，其发电量超出最差的机组个体1倍以上；风电场的尾流实测误差超过50%。”

显然，这是低风速风电场微观选址出了问题。2012年11月28日，大唐江苏分公司派员到龙源电力来安低风速风电场考察，在其调研报告中称，“在控制室内，我们可以清晰地看到，同一时间段、同一型号风机的发电功率相差很大，年发电小时数1300小时至2400小时不等，这是风机微观选址的问题，部分风机选址不合理，导致与可研发电量有较大差距。”报告强调，“在低风速区域，微观选址的好坏，有可能决定了单个风机甚至整个风电场的成败。”

远景能源的设计系统中已经积累了大量低风速项目运行数据与后评估工作获得的新知识和宝贵经验，可以应用到低风速风电场设计业务中来，这奠定了远景能源低风速风电场设计技术的先发优势。

为何微观选址问题在低风速风电场表现得更为突出，在Oliver看来，其中一个重要的直接原因在于缺少智慧的低风速风电场设计工具。Oliver解释说，基于传统流体模型软件推算的风资源分布误差较大，这是因为中国的低风速风电场往往建设在复杂地形区，对于场区内形成的峡谷风、爬坡风、山谷风、海陆风、塘沽风等局部气候，用传统软件推算机位风速可能会导致0.4米/秒以上的误差，这会对机组发电量造成致命影响。

Oliver提醒，更容易被忽略的风险是，在低风速区域，传统流体模型软件推算的湍流、尾流误差较大，换句话说，低风速风电场机组间的附加湍流、尾流明显大于传统风电场，可能导致5%至10%的发电量评估误差。“正因对传统设计工具的风险有深刻的认识，远景能源才在挖掘低风速风电场数据的基础上，对传统设计软件的适用性进行技术优化，使流体、湍流、尾流推算符合低风速风场的运动规律。”Oliver说。

客观地看，低风速风电场设计环节的问题，也与风电场生命周期管理不能贯通有关。一个风电场项目从项目规划与测风开始到项目运行，期间还要经历可行性研究、设计与招标、项目建设三个阶段，但跨项目生命阶段的管理和服务始终没有贯通，多个环节接口的不顺畅直接导致了风电场价值流的损失。

也正因此，远景能源致力于“打通”全生命周期低风速风电场项目接口，让价值流畅通并将后评估经验反馈到新的项目。出生决定一生，一个好的风电场设计可以很大程度上决定风电场是否能充分发挥出单一风电机组个体的发电性能。“目前在运行的低风速风电场，如果不是在2010年尚处于低风速风电场起步阶段的风场设计缺陷，远景智能风机能够为客户创造更多发电效益。” Oliver自信地说，“如果远景在此项目早期更多参与低风速风电场设计，可以让年等效满发小时数达到1900小时，会对低风速风电场发电量产生积极影响。”

致力“打通”全生命周期风电场设计业务，远景能源早在2011年底就组建了由跨不同专业、跨业务领域的专业人员组成的风电场设计团队，现有团队由顶尖的风电机组控制专家、气象和风资源分析专家、运行评估分析专家以及IT架构专家组成，并且负责在企业内全生命期的风电场设计与评估优化工作，从而在组织架构上完成了全生命周期低风速风电场业务的贯通，从前期开发、中间设计到运行维护和资产管理与优化，都可以在远景智慧风场设计平台上来实现。Oliver称“远景能源的低风速风电场设计是致力于实现风电场全生命周期的投资收益最优化，并且实现已有低风速风电场的设计与运行经验无缝闭环到新的风电场规划与设计环节。”

远景能源的另一个重要举措，是搭建能够支持全生命周期风场设计管理的支撑系统。近两年业内围绕微观选址出现了很多方法，但有些看似很好的方法并没有经过一个闭环的优化，其中的不确定性会给低风速风电场微观选址带来风险。相对于方法，低风速微观选址更需要一个好的平台，而远景能源恰恰有一个“基于云中心的全生命周期智慧风场设计系统”。在Oliver看来，“这个平台是基于高性能流体运算引擎，支持平台上的各个业务模块，从而实现无缝对接以及流畅运行的云服务解决方案。”

目前，远景能源的设计系统中已经积累了大量低风速项目运行数据与后评估工作获得的新知识和宝贵经验，可以应用到低风速风电场设计业务中来，这奠定了远景能源低风速风电场设计技术的先发优势。此外，远景能源通过整合公共风资源数据和购买专业风资源数据，建立了低风速资源数据库，这也让低风速微观选址更加符合低风速风场的运动特性。

而“基于云中心的全生命周期智慧风场设计系统”的另一个重要优势，在于让远景能源在低风速风电场设计阶段就可以制定高技术难度的风场优化控制策略。在提及这一技术时，Oliver并不情愿透露其中的核心技术，但记者可以明显感到远景能源的低风速风电场微观选址其实就是一个定制个性化风电场的过程，每一台机组都是基于地形和机组模型、特殊微观尺度物理特以及多年风速矫正考量的个性化策略控制，而且机组之间可以做到信息共享，这也让风电场级优化控制成为可能。

提及风电场协同控制技术，Oliver用了人和海豚游泳的例子：人和海豚比游泳，海豚本身的游泳技术比人好，这类似单台机组优化的问题，而海豚还利用各自之间的水流特性去协调自己的行为，这就是协同能力。这一点，即使人人都有好的游泳技术也难以做到。

“当一个风电场的机位布置确定之后，风电机组在发电时，风流场因受到地形和尾流影响而变得非常复杂，单台机组的发电最优并不等于风电场整体发电最优。”朱博士说，“为使风电场整体发电最优，远景能源开发了风电场最优协同控制技术。”

与可研发电量预计值相比，风电场超过25%的发电量折减比例已得到多数业内人士的认同。Oliver信心满满地说，“源自低风速风电场的技术创新，可以让持续降低发电量折减比例成为可能。我相信风电场协同控制技术所蕴藏的能量。”

从技术角度看，风电场协同控制技术是利用先进流体计算技术、风电机组优化气动控制技术、风场流信息共享技术，把风电场各种测量信息同化融合到云服务中，并利用云中心强大的计算能力计算出流场未来的演化情况，优化求解出风电场每台机组的优化设定点，再将设定点发送到每台风电机组，以控制风电机组的有功功率达到全场风电机组发电量最优。

此外，这一技术还会根据实际发电量和计算模型的偏差，动态调整计算模型、修正模型不准确导致的控制误差，达到风电场最优出力。比如，在突发阵风情况下，传统控制系统有可能过速停机，其结果是风过之处风电机组处于保护停机状态，从而造成电网的不稳定。而风电场协同控技术则会通过风电场最优捕获算法，提前调节各个风电机组的状态，将阵风中蕴含的能量最大化捕捉到，既能保证全场风电机组的最大化出力，又能保证每台机组极限载荷不超出设计范围。

到此，作为低风速风电场项目投资者，你会看到一台好的风电机组加上一个好的风电场设计，就是做好低风速风电场项目这门好生意的逻辑。如果你还能想到低风速风电场投产后的资产优化，那么，这门好生意的逻辑将会更加完美。

毕竟资产优化的案例已经出现：远景能源与龙源电力通力合作，在来安低风速风电场运行阶段实施9项风电场发电性能优化技改措施，提升发电量5%，而这仅仅是个开始。最新数据预示,2013年全年，来安低风速风电场运行的远景能源1.5兆瓦、87米叶轮机组年等效满发小时数有望达到1900小时。

与此相呼应的是，远景能源还陆续推出了1.5兆瓦、93米叶轮和1.7兆瓦、103米叶轮及1.8兆瓦、106米叶轮等几款发电性能更高的低风速智能机组，这让风电场协同控制技术有了更大应用空间，也使更低风速的风电场项目取得商业上的成功有了更多可能。

5米多风速也有好生意

本刊记者 薛辰