十年前，當高原風電還是風電開發(fā)禁區(qū)的時候，華能集團成為“第一個吃螃蟹的人”，成功在云南開發(fā)了全國首個高海拔風電場，打破了云貴川高原地區(qū)不適宜建風電場的傳統(tǒng)觀念，也正式拉開了云南風電開發(fā)的大幕。如今，華能集團在云南投運了20多座風電場。作為其中的代表項目，大理五子坡風電場以高發(fā)電量成為滇西地區(qū)的標桿風場。他們在高原風電開發(fā)和運維上獲得了哪些經(jīng)驗？如何做到風機利用小時數(shù)遠超可研設計的利用小時數(shù)？又是如何兼顧經(jīng)濟效益和生態(tài)效益？
發(fā)電表現(xiàn)遠超預期
“風、花、雪、月”并稱大理四絕為世人所知。蒼山洱海間的風讓下關成為著名的“風城”，也為大理風電開發(fā)提供了基礎性條件。
位于大理州大理市、巍山縣、彌渡縣交界的山脊和臺地上的五子坡風電場，海拔在2600米左右，投運首年可利用小時數(shù)即超過3600小時,成為當年的全國發(fā)電冠軍。2016年風機利用小時數(shù)超過3700小時，在空氣相對稀薄、年平均風速7米/秒左右的情況下發(fā)電超過5億千瓦時；2015年風機利用小時數(shù)超過4000小時，發(fā)電超過6億千瓦時。
根據(jù)中國能建云南院此前的可研數(shù)據(jù)，五子坡風電場的可研年平均風速為8米左右，空氣密度約為0.853kg/m3，可研設計的年平均可利用小時數(shù)為2800小時。這意味著，五子坡風電場的表現(xiàn)已遠遠超出預期。該項目憑借驕人的業(yè)績獲得國家優(yōu)質(zhì)工程獎、中國電力優(yōu)質(zhì)工程等多項國家級獎項。
華能新能源云南分公司綜合部經(jīng)理夏彥喆介紹說，五子坡風場規(guī)劃了四期，已投運三期，裝機總容量14.85萬千瓦，安裝了99臺中車株洲電力機車研究所有限公司(簡稱“中車株洲所”)提供的WT1500 1.5兆瓦風電機組。工程概算總投資約15億元，實際總投資約12億元，工程單位千瓦造價約8300元/千瓦時，節(jié)省投資近3億元。
針對工程區(qū)地形地貌復雜，成風機理差異大，氣候條件多變，地質(zhì)災害多發(fā)，交通運輸條件差等惡劣條件，作為設計單位，中國能建云南院在微觀選址、場內(nèi)道路、吊裝平臺、風機基礎、升壓站及集電線路等多方面都提出了系統(tǒng)、科學、經(jīng)濟合理的設計方案。
“在五子坡風電場的建設過程中，我們并非單純的設備供應商。在前期預可研階段，我們也與業(yè)主、設計院所密切溝通，不斷優(yōu)化解決方案。針對高原的雷暴、紫外線強等特殊條件，在機組的設計過程中融入了個性化的因素，相當于提供了定制化服務。”中車株洲所技術中心主任王靛告訴記者。
華能新能源云南分公司規(guī)劃部經(jīng)理龐軍說，正是在業(yè)主單位、設計院所、設備提供商的通力合作下，針對高海拔特點，前期做了很多諸如防雷、絕緣等適應性設計，最終為風電場的優(yōu)異表現(xiàn)奠定了堅實基礎。
設計、選型、運維更具針對性
“風電場發(fā)電量高，是多種因素共同作用的結果。”五子坡風電場場長王啟江告訴記者，“首先，風場的風資源條件相對較好，風速比較均勻、風向比較固定。其次，與合理的前期設計、精準的微觀選址、科學的機組選型、精細的風場運維密切相關。再次，五子坡風場是第一個接入云南省省調(diào)直調(diào)的風場，外送通道條件非常好。”
五子坡風場一期項目于2010年開始建設，1.5兆瓦風機是當時的主流機型。“那時，專門運用于高海拔地區(qū)的1.5兆瓦風機非常少，中車株洲所在軌道交通領域積累了豐富的高海拔運行經(jīng)驗，他們將這些經(jīng)驗復制到風機設備制造中。”夏彥喆說，“風機選型主要根據(jù)風電場的風速情況及湍流強度等因素綜合考慮，優(yōu)化選用大葉片、變槳變速的機型保證風機的功率和經(jīng)濟效益最大化。風機的布置根據(jù)風電場風能資源條件、地形條件等因素綜合考慮，結合已經(jīng)運行的高山風電場經(jīng)驗，風機布置采取沿山脊單排布置為主，部分風能資源好的區(qū)域采用前后排左右錯開的方式多排布機。”
據(jù)介紹，以五子坡風場的經(jīng)驗來看，高海拔風電場運維也有自己的難點和特點：高原山地區(qū)域，自然災害如雷暴、雨雪、凝凍極端惡劣天氣對機組運行影響較大；地處林區(qū)，線路巡視維護工作量大；道路蜿蜒曲折，占線長，等待維修工作時間較長。
王啟江告訴記者，為了提升精細化運維水平，一是狠抓設備治理，提升機組運行性能，著重關注機組的防雷性能，同時密切關注天氣變化情況，加強設備的巡視檢查與維護，在極端惡劣天氣情況下，主動積極采取相應措施，避免故障范圍的進一步擴大；二是優(yōu)化線路設計，減少線路在迎風坡的建設，并結合區(qū)域地段的自然環(huán)境，提升線路覆冰、雷擊的能力，降低輸電線路故障次數(shù)；三是強化現(xiàn)場運維工作管理，轉變被動檢修的思維模式，做到事前有計劃、有安排，工作有落實，減少人力、物力不必要的消耗或等待。
五子坡風場一期2012年初投運，二期2012年中投運，三期2013年初投運。除了日常的運維外，伴隨風機投運年限的增長，外部環(huán)境條件的改變，技改工作同樣必不可少。
據(jù)介紹，五子坡風場投運后，中車株洲所實施了防雷、主傳動鏈、變頻器、潤滑系統(tǒng)等多項技改。特別是防雷技改和功率曲線的優(yōu)化明顯提升了發(fā)電量。“按照可研數(shù)據(jù)，五子坡風場的年均雷暴天數(shù)多達55天左右。雖然風機本身都有避雷設計，但雷暴天氣對于線路的影響比較明顯。通過技改優(yōu)化，故障率大幅降低，風機可利用率從2012年的96.35%提高到2016年的99.45%，技改后進一步提升了機組的運行性能及運行穩(wěn)定性。”王啟江說。未來，雙方還將繼續(xù)在風力發(fā)電機組性能優(yōu)化提升、技術服務與交流、運維服務、備件供應等方面進行合作。
為發(fā)揮區(qū)域規(guī)模化優(yōu)勢，利用先進的信息技術采取集約化、專業(yè)化管理，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)風電場的集中監(jiān)控、綜合數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)一運維管理，華能新能源云南分公司實施了集控中心建設項目，五子坡風場成為南方電網(wǎng)第一個實現(xiàn)遠程集控的風電場。
據(jù)介紹，接入集控中心后，風電場運維人員將工作重點轉移至機組維護和檢修，由集控中心承擔風電場遠程監(jiān)視和控制的運值工作。風場運維逐步實現(xiàn)了向無人值班、少人值守模式轉變。
追求的不僅僅是經(jīng)濟效益
高效益不僅僅是經(jīng)濟效益，五子坡風電項目再次印證了風電開發(fā)同樣可以兼顧良好的生態(tài)效益。
龐軍告訴記者，風電作為清潔可再生能源項目，在節(jié)約標煤、減排污染物方面具有明顯的環(huán)保效益，但同樣要避免風電開發(fā)建設過程中對生態(tài)環(huán)境可能造成的損害。為此，他們奉行“在保護中開發(fā)，在開發(fā)中保護”的原則，制定了完整的施工過程以及項目建成后的水土保持修復、植被恢復的方案，并且嚴格落到實處。
在大理這樣一個旅游勝地的邊上開發(fā)風電，無疑對項目的生態(tài)和環(huán)境保護提出了更高要求。
“施工過程中，針對噪音污染，合理安排施工時間，科學縮短工期；針對固體垃圾、廢水的處理，施工過程中產(chǎn)生的建筑垃圾嚴格實行定點堆放，并及時清運處理，避免二次污染；采用小型飛機放線，大大減少集電線路工程量，借助地理優(yōu)勢避免了線路通道的砍伐，施工過程中控制臨時施工便道的使用，盡量保護已有的植被與灌木，合理規(guī)劃施工便道。”王啟江說。
據(jù)介紹，針對后期生態(tài)恢復，施工結束后，由于風電場惡劣的天氣情況及施工機械可能會導致部分植被死亡，項目公司選擇適宜物種進行定期補種，以保證整個場區(qū)的綠化效果，增加場地及周邊區(qū)域綠化覆蓋率；針對場內(nèi)珍稀植被的保護，加大宣傳力度，對場區(qū)內(nèi)主干道附近分布的紅豆杉、三尖杉國家重點保護植物有效避讓，同時加大保護力度，砌筑保護圍欄，懸掛保護宣傳標牌。
夏彥喆表示，當前云南省新能源政策形勢嚴峻，建議整機廠商研究適應復雜地形的大容量智能型風機，在提高項目發(fā)電量的同時最大程度減少林地占用面積。