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王晓宇:创新驱动助推风电平价上网

时间:[2017-07-04 ] 信息来源:中国电力报
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  为引导和促进可再生能源产业持续健康发展,提高风电的市场竞争力,国家能源局近日印发 《关于开展风电平价上网示范项目的通知》推动实现风电在发电侧平价上网,拟在全国范围内开展风电平价上网示范工作。

  对此,多位业内人士指出,通过示范项目建设论证风电平价上网的可行性,虽可为实现2020年风电平价上网的目标铺路,但目前风电平价上网仍存在诸多问题亟待解决。

  那么风电成本究竟还有多少下降的空间?离平价上网之路还有多远要走?记者带着这些问题,近日专访了远景能源副总经理王晓宇博士。

     风电成本尚有很大的下降空间

  中国电力报:现在风电面临着非常迫切的成本下降压力,您如何看待这样的压力?

  王晓宇:这是一个行业上下最为关注的问题。从历史上来看,风电的度电成本一直低于光伏,但是最近几年光伏的度电成本也正在呈现快速下降的趋势。但我觉得,风电成本还有很大的下降空间。首先,和很多成熟行业的技术应用相比,风电技术进步尚有很大的提升空间,其他领域的先进技术在风电行业的应用可以带来风电成本的下降。比如风变幻的规律也可以被机器的算法来学习,这给风电带来的价值是难以想象的。正是洞察到了这一点,远景开发了“基于机舱雷达的智能控制”技术和精确的激光雷达仿真模型,并将其结合到风机控制系统的开发过程中,以使控制系统的仿真更加接近真实环境,以此降低风机转速波动和疲劳载荷以及减少偏航误差,提高风机的发电性能和风场的整场发电收益。

  另外,风能利用效率的提升非常可观。2010年在谈82米直径风轮的时候,已觉得这是很大的风轮直径了。而随着智能控制技术进步,风轮直径越来越大,比如2.2兆瓦功率的风机其风轮直径达到131米。显然,这大幅度提升了风能效率。

  近两年远景在推出符合市场需求的高塔筒、大风轮整机产品同时,也在风电技术基础理论研究取得突破。比如叶片,叶片技术是风电技术中非常重要的环节,也是把风能转化成机械能的核心部件。专业人士知道,目前叶片气动性能分析还是基于格朗特在1935年为研究旋翼直升机应用所提出的叶素动量理论,简单说就是把风轮平面简化成一个能量盘,其简化过程是二维的。可是,很多科技文献和大量的验证结果已表明,在叶尖速比较低时,格朗特理论模型尚能符合风洞实验结果,但叶尖速比较高时,它却不能真实地体现风轮在流场中的气流形态。为解决这一技术问题,远景在科罗拉多成立空气动力学与气象研究中心,开创性地采用三维设计方法,对叶片的8个剖面做了详尽分析,大幅降低了叶片的疲劳载荷,提升了年发电量。

  解决风电消纳问题是平价上网的基础

  中国电力报:在风电发电侧平价上网以及各种能源形式的高效利用上,人们对能源互联网有所期待,对此您怎么看?

  王晓宇:风电发电侧平价上网在技术上应有所准备,但我认为更重要的是市场化的机制建设。也就是说,风电平价上网必须用市场化的手段来解决电力交易的问题。

  风电的平价上网试点也是建立在全额消纳基础上的。无论是光伏遵循摩尔定律实现成本下跌,还是风电依靠更大的风轮直径提高利用小时数,所发电量都要被电网全额收购,才能让投资企业得到充分回报。如果限电率超过一定水平,或者上网电价达不到标杆电价水平,都会让投资企业受到损失。

  所谓的能源互联网也好,第三次这个工业革命也罢,其实是一种信息化的能源革命,技术层面上的智能化更为重要,其挑战也就在这里。就风电而言,风电要高比例进入电网系统还须解决其间歇性、分布式和波动性这三大问题。为此,远景致力于布局能源物联网平台EnOS,以此协调能源系统的各个元素,实现美好能源世界的愿景,但这一切取决于行业技术进步,远景愿与为能源转型付出努力的人们一起推进技术一路向前,生生不息。

  高塔筒技术将开启低风速开发新里程

  中国电力报:风电可开发的风速已经下探到5米/秒了,风电开发的极限风速在哪里?未来两年,哪些技术会对风电开发产生较大的影响?

  王晓宇:风电开发风速下探到5米/秒已是事实,也没有必要说风电可开发的风速一直是线性往下走。如果要说风电开发的极限风速,如果没有出现更大的技术突破,我认为4.7~4.8米/秒可能是一段时间的一个极限。因为,风能蕴含的能量就像采油一样,当地下油层越来越贫瘠时,就意味着更高的采油成本少,那么风速越来越低之后,就要用更高技术和材料成本去挖掘捕获风能蕴含的能量,这是风电开发的经济性问题。但值得注意的是,风电可开发的风速即便下探0.1米/秒,这也会带来可观的风能开发量。基于此,远景开发高塔筒智能控制技术,用技术的力量推进更低风速区域的风资源利用。比如同一点位,在80米高度测风,其年均风速仅为4米/秒左右,而向上140米测风,其年均风速可达到6米/秒。据远景格林云平台测算,140米以上高度风速大于5.5米/秒的区域占国土面积的70%,预期发电小时数超过2200小时。考虑限制因素后,风电可开发容量超过88.2亿千瓦。

  远景在国内已有批量的“120米、140米全钢柔性塔筒技术”实际项目应用,那么高塔筒会带来怎样的实际收益呢?全钢塔筒高度从90米到120米,可提升发电小时数近300小时,从120米再到140米,其发电小时数超过250小时。