平价大基地项目整体解决方案

2019年7月10日，“风电平价上网与大基地建设研讨会”成功举行，今天回顾的第六期，是金风科技产品与解决方案中心北方区域总监王福孝重磅带来的“平价大基地项目整体解决方案”主题分享。

东北风电发展迎来挑战和机遇

从2002年至今的18年期间，33个厂家的20种机型在东北风电市场上装机。最少的安装量仅有一个厂家，容量也只有1.5MW的样机。站在如今的角度，部分主机商已经从市场上消失了，造成这些机组无配件、无技术支持，大大影响了项目的发电收益；那么，即将到来的东北风电发展来说，如何选择风机成为必然面临的一个问题。应该更多关注设备厂商的技术、商务、履约能力。

9月已经已经有了初霜的东北，让人第一个感觉就是冷。多年的风电运行来看，低温会造成诸如低温控制柜、橡胶等机组部件出现故障，低温会影响项目建设窗口期，造成窗口期短。总结来看，机组的部件损坏、机组停机，项目的收益率无法的得到保证。面对平价项目的严格收益率要求下，机组的可靠性和东北环境的适应性更加成为关注的因素，是未来东北风电发展必须要考虑的。

风电进入到2019年的今天，特高压规划的陆续提出，让大基地建设提上案头，限电减弱，不断涌现的新技术，让东北区域的风电展现新的机遇。

平价项目的发展核心在于低的LCOE，也就是“发电量的提升，建设成本的降低和运维成本的降低”，通过各种技术手段不断迭代，做到“一升两降”。通过超过200多种解决方案迭代，细化到执行那就是：更好的“风资源”、最优的“机组选型”、优化的“场群”、“并网”友好和风险可控的“环境”适应性。

平价大基地项目要基于低LCOE方式选择机组

如何对风电项目选择机型？近来在风电新形势下，选择机型上市面出现了一些声音，大叶轮、大容量、大单位扫风面积，仿佛这三大是当下良药，事实是否如此？我们回归风电开发本质上来研究这个问题，首先考虑赚钱问题，用低LCOE来衡量，再进一步考虑如何保障稳定的赚钱，有稳定的收益。然后，实际情况是否如此呢？让我们以黑龙江的齐齐哈尔和鹤岗来举例分析，容量为10万千瓦的齐齐哈尔某风电场，平均风速是6.37米/秒，我们选择了三款机组，叶轮直接分别为140和155，叶轮最大GW155/4500机型，发电量分别已经超过2370h。经过对项目的LCOE进行测算，叶轮小的140-2500机组的度电成本占优，为0.2298元/千瓦，该项目推荐机型为GW140-2500机型，而非大叶轮，大容量的GW155/4500机型。容量为10万千瓦的黑龙江鹤岗风电场，平均风速为7.4米/秒，按照140和155机型进测算，GW155-4500机型的LCOE占优，而不是单位千瓦扫描风面积最大的140-3000机型，该项目推荐机型为155-4500机型。

两个案例的数据告诉我们，不能简单的判断大叶轮大容量就是对的选择，也不能单纯依据单位千瓦扫描面积来判断，而是找到合适项目LCOE的机型才是对的选择。

今天在东北区域的范围内，如何开展后续工作？那些项目才具备开发平价项目？我们大致做了测算。加入全投资收益率在8%下，千瓦造价6357元/千瓦，以火电标杆电价下，项目的发电量在2310h、2316h、2305h以上的项目，在黑龙江、吉林和辽宁区域内可以开展平价项目。

机型选择还有一个是轮毂高度如何确定。高的切变，采用高的轮毂高度会提升发电量，以鹤岗项目为例，切变为0.2，采用120米轮毂发电量小时数比100米轮毂股高度高出8.5%。我们分别提出了钢制柔塔和混凝土混合塔架两种高塔架方案，我们也是唯一能够同时提供两种方案的整机设备厂家，其中混合体塔架已经有527台运行业绩，钢制柔塔已经有超过1400台业绩。根据项目点位的不同风参，对塔架进行“定制长度、定制重量、定制段数”进行定制化，分别可以减低5%-15%的重量，降低投资成本，提升项目收益。

综合来说，东北平原低风速风电场，优选选择单机容量是2.0MW-3.0MW；东北平原高风速风电场，优先选择单机容量是4.0MW-5.0MW风机。

平价大基地要提升风险控制能力

经过20年的测算，结构简单可维护性高的直驱技术路线比双馈路线节约不少于680元/千瓦，结构更为简单，可靠性更高。东北区域林场的火灾风险，东北区域水域油污风险也会得到更高控制。风险可靠如何控制？实际上，我们从设计开始各个关键部件进行测试和验证，设计、零部件、选型、现场试验等多环节、多年可靠性验证。例如，显示强大研发能力的设计真验证技术、建有完善的可靠性国家工程实验室的关键部件测试、拥有中国领先的全功率整机试验平台的产品厂内测试，行业领先的全优产业链和质量管理的供应商管理和过程工艺控制、完善的测试验证的基于现场运行的测试跟踪闭环、时刻检测机组绝缘性能的在线绝缘监测系统。黑龙剑的大黑山项目，连续几年运行都比较稳定，可利用率都在99.37以上。东北34GW的风电项目，以及金风代维的双馈100万千瓦数据证实，双馈机型在低温启动比直驱延迟1到2小时，也是直驱结构简单的一个优势。

我们利用小平台和项目免调试技术尽力解决东北施工窗口期短的风险。低温窗口期，采用两个维度来解决。首先第一个就是复杂工况的吊装方案。我们采用的轮对组装和小平台方案。小平台吊装方案征地面积缩小到极致的800平米。面积的减小，在加快征地同时可以减少投资。可以让建设期限尽量能够缩短。第二个是项目免调试，就项目建设之后，我们尽量通过技术调试手段来解决，让项目尽早提前发电。我们采用快速的除湿装置，静态和动态调试车来让项目提前发电。2016年江苏国信项目，24台机组，我们6小时内一键并网。

平价大基地对机组提出更高要求

开发平价上网与大基地项目需要更多地关注顶层设计，通过不断迭代，保证运营、工程建设与前期设计的更小误差。同时，平价上网与大基地项目对风电机组也在四个方面提出了更高的要求。

一是因区域跨度大、风资源差异大，而进行更深度的风机定制化；二是利用更智能的单机、场群协同控制，实现从单机到多场群层面智能协同优化；三是项目总体规模大，风机数量至少达到上百台，就对风机的可靠性和发电性能提出了更高要求；四是由于风机的数量和种类较多，需要更高的备件通用率。

对此，为达到前期规划设计、工程建设到后期运营的最优投资与最优运营，就需要先进的数字化技术对上述全部流程进行融会贯通。金风科技作为中国风电行业《智慧风电场白皮书》起草单位之一，对招标项目智慧风电场进行了专项设计。

在智慧风机层面，招标人从风机的感知、判断、反应等维度进行系统的设计；在智慧风电场层面，采用机器学习技术，从全场出力智能调度，优化风机适应性控制策略入手，寻求最优的运行策略；在智慧场群层面，从风电场之间的最优协同，能量负荷的智能化调配，实现全场收益最大化；在智慧运维层面，通过远程监控诊断与预警、基于算法的智能运维策略和工单、智能化备件及资源响应，实现风电场资产的智慧化运营管理；在环境感知与适应层面，通过准确的功率预测与预报，风电场智能化能量调度与管理，实现风电场与气象资源环境的友好适配。

我们以青海某45万千瓦的风电场为例，通过采用GoldFarm技术，我们得以在30天内完成全部设计，AEP提升达52小时，综合降低工程造价232元/kW。而通过利用能巢系统流畅协同控制解决方案，搭配在7台旗舰机组上安装的激光雷达测风雷达，澳大利亚某风电项目全年发电量提升约为1.3%。

平价大基地要关注未来技术并网

前面我们对风机与风电场进行了了解，那么电网应该怎么办？

我们在面对的大基地时会遇到很多并网问题。比如遇到场群之间一些协调问题会导致的电网波动，特高压直流故障会引发的高电压穿越，这些都有实实在在的案例。金风科技所采用的全功率变流技术路线，在大规模风电基地中的虚拟同步机技术，实现一次调频功能，为大规模风电基地建设提供并网技术示范。同时，也可有效满足各类集中式、大基地、分散式等现场的实际需求。为表彰金风科技在大型风电基地次/超同步振荡防控技术及应用方面所获得的成果，北京市人民政府为金风科技颁发了北京市科学技术奖二等奖。