风电传动系统的设计与分析

近期，国家能源局官网发布《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》(简称管理办法)，释放出强烈而明确的鼓励分散式风电发展的信号。从能源革命的大环境和大趋势来看，分散式风电符合我国能源清洁、低碳、分散化生产的发展路线，当前分散式风电的发展环境和市场时机基本成熟，管理办法的出台将进一步扫清体制机制障碍，推动分散式风电形成星火燎原之势，成为风电开发的下一个风口。

按照已经明确的非水可再生能源补贴退坡路线，2020年底风电项目将全部实现平价上网，在此期间风电标杆价格必然将逐步下调。因此对投资者来说，从当前至2020年底是分散式风电开发的最佳窗口期。如何抓住风口，实现分散式风电的高效率高质量开发?关键是要准确把握分散式与集中式风电的不同之处，跳出集中式风电开发的固有模式，采取适合的开发方式。如果完全照搬集中式风电开发模式，恐怕将会事倍功半，甚至南辕北辙，背道而驰。具体来说，要把握好以下六个关键点。

一、选址方式由“找风”转为“找网荷”

集中式风电一直采取“先找风”的宏观选址方式，即先根据风能资源情况寻找具备开发价值的场址，再论证场址是否具备接网、环保、土地等关键条件。分散式风电由于容量小，不能负担过高的线路投资，建设地点必须离电网接入点较近。按照规定，分散式风电必须在110千伏及以下电压等级消纳，向110千伏的上一级电压等级电网反送电的“假”分散式项目将受到严格监管与处罚，为此，分散式风电项目必须尽量做到项目容量与电力负荷匹配，否则将造成较严重的限电，影响项目收益。

因此，分散式风电的选址应该先“找网荷”，配电网或直供电用户的消纳能力是判别项目是否具备开发价值的首要因素。开发商要全面了解掌握拟接入配电网的架构、负荷容量和负荷特性。对于“自发自用、余电上网”的分布式风电项目，还要掌握直供电用户的负荷及特性情况。这些关键数据多掌握在电网企业手中，确保电网相关信息准确、公开、透明是分散式风电健康快速发展的首要前提。

从地理范围来看，经济发达的中东部平原地区是开发分散式风电的理想区域，这些地区大部分风切变较高，风能资源较好，将是分散式风电开发的重点区域。从负荷特性来看，电力负荷稳定的各类工业园区、开发区和大型工厂是分散式风电的理想用户。

二、开发模式由“圈资源”转为“圈地”

集中式风电多采取“圈资源”的方式开发，即在风资源优良的地区与政府签订协议占有资源后立塔测风，办理审批手续。这种方式在中东部地区已经受到越来越严格的土地和生态限制，特别在负荷中心区，实际上很难找到大片可利用土地。为了解决土地限制问题，分散式风电管理办法首次明确提出，除了常规风电开发通用的建设用地审批和协议流转途径外，投资商可使用本单位自有建设用地或租用其他单位建设用地建设分散式风电项目。这一举措意义重大，有望释放大量的闲置建设用地。未来中东部地区分散式风电开发，将会更多采取租用工业园、开发区和大型工业企业闲置建设用地的方式。特别是“自发自用、余电上网”的分布式风电项目，直接租用用户自有或临近建设用地，既能节约道路和线路投资，又可以充分利用用户已有电气设施，降低接网投入，并通过协商获得较高的电价水平，是较理想的开发模式，也是分散式风电开发最大的市场空间所在。

因此，分散式风电开发，采取“圈资源”的方式可开发容量相对有限。必须转变开发方式，更多采取类似分布式光伏“抢屋顶”的 “圈地”方式，从众多土地使用权人手中租用土地。很多“地主”往往又是潜在电力用户，锁定了建设用地，也就锁定了优质客户。从这一点来看，分散式风电容量小型化，投资门槛低，位置分散化，土地多源化，就单个项目来说，天然地更适合中小投资者，这是相关政策鼓励投资主体多元化的原因，也是预期投资主体必然多元化的原因，未来分散式风电“圈地”的竞争可能比分布式光伏“抢屋顶”更为激烈。

三、采用更先进的风能资源评估办法

准确的风能资源评估是确保风电场经济性和安全性的根本性前提，对低风速区的分散式风电场来说更是如此。分散式风电资源评估的最大难题是测风数据来源问题。完全照搬集中式风电场的评估办法显然不现实，特别是只有一台或数台风电机组的小容量风电场，如果也要立塔测风一年以上，一来增加投资成本，二来在开发市场竞争激烈的环境下，恐怕未等测风结束，开发权已经易手。准确又快速的资源评估是分散式风电开发的基本要求。

好在2015年，中国气象局出台了《分散式风力发电风能资源评估技术导则(QX/T308—2015)》，这是目前为止分散式风电资源评估的唯一技术标准，但也给相关工作提供了方向思路和技术依据。依据技术导则规定，结合最新的测风技术，经过近年来的实践，国内分散式风电开发的先行者已经基本形成了较为成熟的分散式风电资源评估方法。即采取中尺度数值天气预报模式与基于计算流体力学的小尺度数值模式相结合，对评估区域风能资源分布情况进行数值模拟，以邻近区域测风塔数据对模拟结果进行校核，必要情况下在评估区域内加装激光测风雷达进行短期测风做进一步校核。

这种评估方式与集中式风电场资源评估方式相比，不要求评估区域设立测风塔，看似简化了过程，实际对资源评估能力提出了更高的要求：要具备中尺度数值模拟计算能力，以掌握精准的中尺度气象数据;要掌握大量评估区域周边测风塔数据和机组实际运行数据，以对数值模拟结果做精准校核。简单来说就是以风资源大数据+云计算来替代测风塔数据。

在实际应用中还需要因地制宜。中东部平原低风速地区，已有经验证明，采取上述方式进行资源评估满足经济性和安全性评价要求。接入110千伏或多点接入、容量较大的项目，可考虑按集中式风电模式进行测风和风能资源评估。复杂地形地区的小容量分散式项目，则要根据掌握的周边风资源数据情况综合判断是否需要立塔测风。

四、进一步降低电网接入成本

电网接入办理流程长效率低、接网投入过高一直是制约分散式风电发展的重要原因之一。新出台的管理办法简化并明确了接网流程和办理时限,接网效率有望显著改善。在电网接入标准方面，国家电网公司曾于2013年发布企业标准《分散式风电接入电网技术规定(Q/GDW1866—2012)》，在执行过程中存在两方面的问题，一是开发企业普遍认为技术规定过分考虑电网安全性，造成很多非必要的成本投入。已建成的河南兰考和江苏江阴分散式风电项目，容量分别为11MW和6.6MW，开关站投资均接近800万，大幅增加成本造价，实际上存在较大的优化空间。二是各地电网公司执行规定的标准不统一，以无功补偿装置为例，有的地区电网企业不要求安装，有的地区则要求必须安装。因此，在降低接网投入方面，需要政府相关部门和电网企业继续采取更进一步的有效措施，优化并统一技术标准并切实执行，提升分散式风电的市场竞争力。

五、遵循更严格的主机选型标准

与集中式风电相比，分散式风电选用的风电机组要具备更好的发电性能，以适应低风速特性，实现产能最大化，确保项目收益。要更加智能化并具备更高的可靠性，以适应无人值守、远程集控的运维模式，确保稳定运行，降低运维成本。最重要的是要具备更高的安全性，这一点目前可能尚未引起业内足够的重视。集中式风电项目多地处偏远，远离人员密集区，即使发生倒塔、失火、叶片脱落等极端事故，一般也不会造成其他损失。而分散式风电多采用高塔筒、长桨叶技术，靠近生产和生活区，一旦发生此类事故，极易造成风电场之外的重大附加损失甚至是人身伤亡事件，随之而来必然导致地方政府和公众的恐慌和抵触心理，对分散式风电的发展造成致命打击。为此，应用于分散式场景的风电机组应当满足更高安全标准，应用更多更新传感技术，具备更多安全监测与防护功能。特别是塔筒倾斜、叶片裂纹、火情等在线监测功能，应当成为标准配置。特别需要注意的是，在主机市场竞争激烈且良莠不齐的环境下，中小投资者不具备相应专业技术辨识能力，很容易出现“劣币驱逐良币”现象，应当尽快完善出台分散式风电机组相关技术标准，确保分散式风电的安全健康发展。

六、转变开发建设和运维管理模式

分散式风电如何管理是令开发商头痛的问题。对于中小投资者来说，多数不具备足够的人力资源和专业化的管理能力。对大型发电集团来说，容量较大的单体项目或较小区域范围内有多个项目且总容量较大的情况下，还可以延续集中式风电的开发建设和运营管理模式，但多数情况下项目容量小且分散，以传统的方式管理，既浪费人力物力又效率低下，降低了项目的市场竞争力。

因此，分散式风电项目开发建设显然更适合采取“小业主、大咨询”的管理模式，将项目开发全过程或者项目核准后的建设和运营委托给专业化的服务公司，业主只负责提出相关要求并做好过程监督和关键点决策。分散式风电的发展将催生出更多的专业化管理服务需求。目前此类专业公司为数不少，但适合分散式风电特点的专业化服务能力还有待深化培育。从行业现状看，市场占有率较高的风电机组厂商具备较大优势。除了风电机组本身性能优良外，这些厂商都掌握风能资源和风电机组运行大数据，掌握数字化开发和运维管理技术，具有较丰富的风电设计、施工和集中运维管理经验，这些优势最终必然转化为服务质量和服务价格方面的竞争力，有利于进一步提升分散式风电的市场竞争力。

总之，准确认识分散式风电的特点，也就掌握了分散式风电的开发要点。转换开发建设和运维管理模式、应用先进技术、有效降低成本、提升安全标准是需要把握的重要原则。此外，分散式风电的健康快速发展还需政府、电网企业和风电机组厂商等各方共同努力。政府需要切实履行管理职能，确保政策机制落地，组织完善相关标准，为分散式风电发展创造更加有利的政策环境。电网企业需要进一步放开电网接入，优化降低接网标准，为分散式风电发展创造更加宽松的发展环境。主机厂商需要不断提升设备品质，培育全生命周期的专业化管理能力，为分散式风电发展提供服务支撑。相信在不久的将来，分散式风电一定会形成成熟的发展模式，步入发展快车道。（李海涛 作者单位：中国大唐集团有限公司）