川北低风速地区山地风电发展初探

黄柏涵

川北低风速地区山地风电发展初探

黄柏涵

风电作为新能源在中国“三北”和沿海地区已经得到大规模发展，而在南方却处于起步阶段。本文通过川北风电调研，从设备技术进步、开发方式创新、电源结构互剂、电网结构完善、调度集中控制、配套政策支持等方面分析了广元风电开发的优劣势及成功实践，为川北及南方低风速地区山地风电发展提供了经验借鉴。

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1 川北地区风资源状况

四川省风能资源主要分布在川西高原和盆周山区，海拔高度1000m～3000m，具体地区包括三州地区、攀枝花，以及盆周山区的广元、巴中、达州、绵阳、广安、雅安等，在全省土地总面积48.5万km2的土地面积上风能储量为8835万kW。根据前期风能普查和详查成果，结合数值模拟的风资源结果，可以判断在川西高原山地区和盆地山区部分地区具有能够满足开发的风能资源。其中，川西高原山地区的凉山州、甘孜州、阿坝州、攀枝花风资源优良，具备良好的可开发性；盆周山区的广元、巴中、达州、绵阳、广安、雅安等地区风资源较为贫乏，局部满足可开发条件。如广元市整体属于风能资源贫乏区，但部分区域风能资源可利用开发。沿嘉陵江流域由北向南，广元利州区、朝天区、剑阁县、昭化区风资源可开发条件较好，旺苍县次之，苍溪县、青川县再次之。

2 广元风电开发的优劣势

广元市山地分布广泛，地貌类型复杂，属于风资源总体贫乏、部分区域风能资源可利用区，但具有送出就近、地质条件好、交通便捷、政策优惠等外部优势条件，随着设备进步，低风速风机的发展，相对于风资源富济地区，其风电开发具有自己的特点。

2.1 广元风电开发的劣势

同兄弟地区相比，广元市的风电开发存在风资源先天不足的劣势，地区风资源差异显著，表现为：

2.1.1 广元市可开发风能资源在130万kW以上，其中利州区、朝天区装机约70万kW。而凉山州风电理论蕴藏量约1200万kW，技术可开发量约1000万kW，全州17个县市均有具备开发价值的资源点。

2.1.2 广元市区域80m高度年平均平速5m/s～6.5m/s，年平均风功率密度在200W/m2左右，年利用小时数平均在1800h～2300h。而凉山州地区80m高度年平均风速均在6m/s～10m/s，年平均风功率密度均超过200W/m2，年利用小时数最高可达4000h以上，有非常高的开发价值。

2.2 广元风电开发的优势

风资源状况的明显差异对广元风电项目的开发带来一些不利影响，但广元地区完备的配套电网架构、风水互补的能源结构、优良的投资环境是其他地区不具备的优势。随着低风速山地风电机组制造技术的发展，广元地区的风资源开发利用价值也逐步得以实现。

2.2.1 低风速风机使广元风资源开发成为可能。2012年芳地坪风电场项目使用了东汽FD89型号风电机型作为项目主机，机组叶片直径89m，单机容量1500kW；2016年开工建设的望江坪、凉水泉风电场主机机型叶片直径116kW，单机容量2000kW。这些风电项目使用的低风速山地风力发电机组，其长叶片增大了扫风面积，大容量提升了发电效率，整体风力转化提升20%以上，使川北风资源开发变成为现实。根据东汽最新研发成果，2017年上半年将推出直径127m长叶片、2000kW容量的低风速山地风电机型，该机型适合于广元、绵阳等资源匮乏、低风速地区。同时，金风、远景、华创等风机厂家也在不断的研发低风速地区风机。

2.2.2 广元地区电网构架完备，山地风电接入消纳便捷。广元电网是四川西北电网的一部分，也是四川电网与西北电网相联系的一个通道，南面通过4条220kV线、2条110kV线路与绵阳电网相联，北面通过2条220kV线路与外界相联(1条与西北电网相联系，1条为阿坝州九寨沟地区的电源送出通道)。截至2015年底，广元电业局经营区域拥有35kV及以上变电站77座，主变122台，变电容量3573.5MVA，线路175条，长度3377.365km。“十二五”期末，广元220kV电网以广元500kV变电站为主供电源，围绕整个广元市负荷中心主要形成了2个220kV环网，即：围绕青川与朝天——雪峰——洪江——苍溪——广元500kV变电站的220kV不完全双环网，围绕赤化与广元500kV站——袁家坝——宝珠寺的220kV不完全双环网。每一个110kV变电站均由两个以上电源供电，在110kV系统发生故障时，能够将负荷在两个220kV变电站和110kV环网中互相转供，供电可靠性大大提高。广元市稳定的电网架构，遍布全市各个区县的接入站点，强大的本地消纳及外输通道是三州无法比拟的优势所在，单个风电项目较火电、水电项目小，方便就近接入，对电网的冲击不大。广元现有已核准拟开工的33.6万kW项目接入均完全能够就近消纳，电网运行稳定，外送通道畅通。随着电网在未来不断完善调整架构，能够满足风电开发区域规模性风电场分散接入需求。

2.2.3 当地电网水风互济，风电消纳能力及潜力巨大。广元电网的电源以水电为主，随着白龙江梯级电站的全部投产送入和嘉陵江梯级电站陆续发电，丰期略有盈余，枯期均需要从主网输入电力，目前已具有宝珠寺、亭子口两座水库年调节大型电站，“十二五”期间新增装机容量137.4万kW，2015年末广元电网电源总装机容量达到226.95万kW，其中97%为水电装机，“十三五”将规划建设罐子坝年调节水库电站。2015年丰水期电力盈余为7.7万kW，枯期电力缺额为74万kW。至2020年，随着广元地区的负荷增长，广元电网丰水期电力缺额66.29万kW，枯水期电力缺额124万kW，消纳当地风电能力及潜力巨大。广元风电项目的开发有利于能源结构的多元化和能源季节性互补。根据实测数据分析，广元地区普遍3月～5月、9月～11月风速较大，日内夜间(19点至次日8点)时段风速和风功率密度较大。对以水电为主的电网，平枯水期和平水时段的电量，正是电力系统极为需要的。

2.2.4 通过集中调度提升管理，降低运行成本，提升风场效率。随着广元风电项目规模发展，建设风电场集中控制中心，以生产调度信息为平台、以集中监控为手段、以优化调度为目的，实现同一业主所有风电场项目的集约化管理，可增强核心竞争力和管控力。最大程度降低运维成本，以目前广元3万kW装机的风电场为例，风电场配备运行人员15人，10个风电场需配备运维人员150人，而集控中心建成以后，运维人员约72人左右，人员缩减在50%左右，装机越大，人员缩减越多，运维成本相应越低。

2.2.5 广元市有效利用“政府的手”引导山地风电发展。在风电开发中同新农村建设及精准扶贫相结合，达到既服务三农，又降低川北风电成本，增强了风电开发竞争力，促进了良性发展。在项目的建设过程中，广元地方政府发挥着主导、引导、推动和促进作用，形成了一套川北地区特有的项目开发机制——“五个结合”，即项目建设与林区管护建设相结合、与通乡通村道路建设相结合、与新农村建设相结合、与精准扶贫建设相结合、与旅游环线建设相结合，引导政策资金与风电开发进行必要的结合，实现双赢，使得具备了经济可开发性。同时与林区管护建设相结合，有效地提升了地方林区管护效率，减少项目林地占用面积；与通乡通村道路、新农村建设以及精准扶贫相结合有效地减少政府与企业重复投入，改善偏远乡村道路条件，加快新农村建设进度，进而改善民众生活质量，加快地区集约化进程，加速贫困地区全面脱贫致富。“五个结合”机制的形成，有效提升了项目开发建设进度，降低投资，用政府的“手”弥补了川北风资源相对较差的“先天不足”，同时也给当地百姓和政府带来了除税收以外的更多实惠。

3 川北山地风电成功实践和发展前景

3.1 成功实践——芳地坪风电厂

中国大唐芳地坪风电厂是川北地区第一个风电厂，于2014年12月14日正式投产发电，项目总投资2.5亿元，2015年运行稳定，上网结算电量约4800万kW.h，销售收入约2500万元，实现盈利134万元，实现了投产当年即稳定、即盈利。2016年以来，项目运行安全、稳定，上半年实现发电943h，全年可望将达到1800h。随着低风速风机的发展，后期风场均将达到2000h以上。实践数据显示，在国家电价的补贴以及地方政策的补充下，广元风电的开发是可行的。

3.2 发展前景

通过集约开发实现规模效益，建设川北100万风电基地，实现次风资源地区山地风电大发展。川北地区风资源条件先天不足，但通过规模化开发、集约性经营降低成本，加上当地政府优惠政策的补充平衡，使川北风电项目具备可开发性。通过集约开发形成规模效应，集中控制调度有效降低成本，提升竞争力，提高效益。广元市风能开发的初期实践成功后，广元已经规划并开工建设了一批风电项目，根据现有测风数据论证，已建设和规划的风电项目达100万kW。广元市正积极推进100万kW风场战略，为实现次风资源地区山地风电大发展和建设川北山地风电基地打下坚实基础。

4 结语

随着科技进步，低风速风机开发日益成熟，提升了市场竞争力，一些现在处于二、三类的风资源将能够得到开发，广元风电开发的初期实践，从设备技术进步、开发方式创新、电源结构互补、电网结构完善、调度集中控制、配套政策支持等方面，为川北100万kW风电基地的建设提供了成功的经验和范本，必将在后期风电开发中发挥重要作用。同时也为南方次风地区发展山地风电提供了经验借鉴。

TM

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2095-1809(2017)01-0104-03