风电场首台机组发电工期分析

程静文 程旭强

当前，开发利用可再生能源已成为世界各国保障能源安全、加强环境保护、应对气候变化的重要措施。随着社会经济的发展，我国能源需求持续增长，能源资源和环境问题日益突出，加快开发利用可再生能源已成为我国应对日益严峻的能源环境问题的必由之路。目前我国正在大力倡导低碳能源战略，而风电已经开始并将继续成为实现低碳能源战略的主力技术之一。

在国家能源政策大力发展清洁非化石能源的大背景下，风电将得到快速发展。

我国风能资源丰富，开发潜力巨大，目前，我国风电开发已进入规模化发展阶段，在风能资源评价、风电工程勘测设计、风电建设和运行、风机设备研制等方面均已达到一定的能力和水平，风电必将成为未来能源结构中一个重要的组成部分。

根据相关资料，我国陆上3级（70 m高）及以上风能技术开发量在26亿kW以上，现有技术条件下实际可装机容量可以达到10亿kW以上。此外，在近海海域，风电实际可装机容量约为5亿kW。从风能资源潜力和可利用土地、海域面积等角度看，在现有风电技术条件下，我国风能资源足够支撑10亿kW以上风电装机，风电可以成为未来能源和电力结构中的一个重要的组成部分。到目前为止，我国仅完成风电装机容量约1.48亿kW。说明我国风电发展任务艰巨，仍然任重而道远。

在大力开发风电的大背景下，如何更快地建设风电场，如何确定较为合理的风电建设工期，对于依照自然规律和工程建设内在的规律，合理制定风电开发建设计划，具有深远的现实意义。而合理的风电建设工程首台机组风电工期的确定将显得更有意义，是一个值得探讨的问题，本文就是针对这一问题而展开的。

1 我国部分风电场首台机组发电工期

我国从1980年修建浙江宁波北仑笠山风电试验场开始拉开风电资源开发的序幕，至今只有36年。在短暂的开发历程中，风电装机从无到有，从少到多，主要经历了技术制约、消纳制约等制约过程，风电由1981年笠山风电场最初的14 kW到1990年的37.4 kW，从2000年的34万kW到2005年的126万kW、2010年的3 100万kW和2016年的约1.48亿kW，经历了试验探索、缓慢起步、加速发展和高速发展等阶段，目前正处于高速发展的初期阶段，未来发展前景广阔。

文章收集整理了2007—2016年最近10年来，部分已完成首台机组发电或完工的31个陆上风电场的首台机组发电工期资料，装机容量约200万kW，其中5万kW级风电场24座，10万kW级风电场5座，15万kW以上级风电场2座。虽然不是我国企业设计施工风电场的全部，但涵盖内蒙古、甘肃、河北、辽宁、北京、云南、四川、贵州、湖南、河南、浙江、江西等区域，涵盖我国“三北”地区、东南沿海和内地等地，基本不失一般性，希望能从统计资料中分析得出概略性的结论。

2 首台机组发电工期的统计分析

2.1 与首台机组发电相关的项目分析

风电场工程项目建设一般由升压站建筑及安装工程、风机及箱变基础工程、风机及箱变安装工程、集电线路工程、输电线路工程、道路工程、电气设备采购运输、主要建筑材料采购运输等构成。

与首台机组发电相关的项目几乎涵盖以上所列各项，但处于关键线路上的控制性项目主要是升压站建筑及安装工程，其它项目一般均不会控制首台机组发电工期。

升压站的建筑及安装工程工期主要与升压站的规模有关，升压站的规模主要与风电场的装机容量和升压站的电压等级规模相关，因此，以下将就风电场的装机容量和升压站电压等级规模分别与首台机组发电工期的关系进行分析研究，以期找到相关规律性，作为确定风电工程首台机组发电合理工期的指导性依据。

2.2 首台机组发电与风电场装机容量之间的关系分析

根据所收集的2007—2016年最近10年来部分已完成首台机组发电或完工的31个陆上风电场的首台机组发电工期资料，按风电场装机容量与首台机组发电工期绘制散点图，如图1所示。

图1 陆上风电首台机组发电工期与风电场装机容量关系散点图

2.2.1 5万kW级风电场首台机组发电工期分析

由图1可看出，对于5万kW级风电场，首台机组发电工期的总体分布区间为3.3～22个月，其中短于5个月的共有3个风电场，短于8个月的共有7风电场，且有些项目使用既有升压站，无升压站建设任务；长于15个月的仅有3项，其中1项场区海拔较高，在3 000～3 500 m。即从总体分布区间看，施工条件较好，或既有升压站的部分风电场，其首台机组发电工期较短，小于8个月；施工条件较差的风电场，其首台机组发电工期较长，长于15个月，而绝大部分风电场的首台机组发电工期较为集中，处在8～15个月的区间内。

2.2.2 10万kW级风电场首台机组发电工期分析

由图1可看出，对于10万kW级风电场，首台机组发电工期的总体分布区间为15～20个月，其区间较为集中，没有过于明显的分散现象。

2.2.3 15万kW及以上级风电场首台机组发电工期分析

由图1可看出，对于15万kW及以上级风电场，由于大部分风电场单期开发一般多为5万kW级风电场，其次是10万kW级风电场，单期开发15万kW及以上级风电场较少，目前只收集到2座该量级风电场的资料，而且都是近几年发电的项目，其首台机组发电工期的总体分布区间为15.5～16个月，比较巧合的是其区间较为集中，且包含在10万kW级风电场15～20个月的区间之内。

因此，就风电场单期开发的装机容量多为5万kW级，10万kW及以上级风电场确实较少，且15万kW及以上级风电场其首台机组发电工期的总体分布区间较为集中地包含在10万kW级风电场15～20个月的区间之内。所以，可将其合并，暂统称为10万kW及以上级风电场，其首台机组发电工期区间为15～20个月。

陆上风电首台机组发电工期与风电场装机容量关系详见表1。

表1 陆上风电首台机组发电工期与风电场装机容量规模关系表

2.3 首台机组发电与升压站电压等级规模之间的关系分析

根据所收集的2007—2016年最近10年来部分已完成首台机组或完工的31个陆上风电场的首台机组发电工期资料，按风电场升压站电压等级规模与首台机组发电工期绘制散点图，如图2所示。

图2 陆上风电首台机组发电工期与风电场升压站电压等级规模关系散点图

2.3.1 66 kV级升压站风电场首台机组发电工期分析

由图2可看出，66 kV级升压站在我国建设的数量非常有限，收集到的资料中仅有2座，其首台机组发电工期的总体分布区间为5～8个月。虽然不多，但从图2的趋势看，其首发工期短于110 kV级升压站较为集中的8～15个月。

2.3.2 110 kV级升压站风电场首台机组发电工期分析

由图2可看出，对于110 kV级风电场，首台机组发电工期的总体分布区间为3.3～19个月，而绝大部分风电场的首台机组发电工期较为集中，处在8～15个月的区间内。

2.3.3 220 kV级升压站风电场首台机组发电工期分析

由表1和图2可看出，220 kV上级风电场，首台机组发电工期的总体分布区间为4.5～22个月，而绝大部分风电场的首台机组发电工期集中处在15～20个月的区间内。

通过以上分析，得出陆上风电首台机组发电工期与风电场电压等级规模关系，详见表2。

表2 陆上风电首台机组发电工期与风电场升压站电压等级规模关系表

3 结语

本文收集整理了2007—2016年最近10年来，部分由我国企业设计施工并已完成首台机组发电或完工的31座陆上风电场的首台机组发电工期资料，风电场装机容量规模涵盖5万kW级风电场24座，10万kW以上级风电场7座；区域涵盖内蒙古、甘肃、河北、辽宁、北京、云南、四川、贵州、湖南、河南、浙江、江西等地区，涵盖我国“三北”地区、东南沿海和内地等地。根据该资料，分别按风电场装机容量规模和风电场升压站电压等级规模，与首台机组发电工期绘制散点图。通过分析，发现首台机组发电工期与风电场装机容量规模和风电场升压站电压等级规模两项指标有着较为密切的关系，经分析结果为：

（1）对于5万kW级和10万kW及以上级装机容量规模的风电场，其首台机组发电工期均较为集中地分别处在8～15个月和15～20个月的区间内。

（2）对于66 kV级、110 kV级和220 kV级升压站规模的风电场，其首台机组发电工期均较为集中地分别处在5～8个月、8～15个月和15～20个月的区间内。

以上首台机组发电工期分析的结论，对于地形、地质、海拔、冬雨季水文气象条件、对外交通条件、物资和设备供应条件、劳动力供应条件等施工条件较好的风电场，可以参考其较小值，对于以上施工条件较差的风电场，可以参考其较大值，来作为未来陆上相应规模的风电场设计和建设管理的较为合理工期的参考。