以“四化”开创风电设计优化新局面

　　“十三五”期间，全国新增风电装机8000万千瓦以上，其中：中东部和南方地区陆上风电新增并网装机容量达4200万千瓦以上，占到全国新增并网容量的57%。从区域布局看，中东部和南方地区的分散式风电开发将成为规划重点。但中东部和南方地区地形复杂，风资源状况差异大，过去适用于“三北”地区的风电开发模式必定要做出较大调整。如何使这些地区分散的风能资源更充分高效地得到利用，风电开发商和制造商都将面临新的挑战。

　　目前陆上风电发展受到了人口、土地、环保、经济、电网接入、技术等因素的影响，笔者认为风电项目小型化、分布化、智能化和专业化，实现无人值守和专业运维将是今后的重要发展方向。

　　小型化强调因地制宜布置风电场，不过度追求装机容量。2017年新增装机将会向中东部和南方等地区转移，该区域新增装机占比将从往年的25%-35%增至近50%。在全国下调风电价格的形势下，中东部和南方地区风电上网电价下降4分/千瓦时降幅仅为6.6%，使其拥有了更大的吸引力。但是中东部和南方地区地形复杂、风资源相对薄弱等特点，这就要求风电开发规模不能过度追求单机容量或者风电场容量，因此要根据实地情况灵活安排装机规模，未来小型风电项目既可以是单台风机也可能是若干台相对分散的小型风电场。例如，葡萄牙电力公司在葡萄牙境内总计71个风场，总装机容量约122万千瓦，单个风场的平均容量仅为1.72万千瓦。风能小型化具有综合应用投资相对较少，建设无需占据大量土地，每套系统可独立供电实现就地消纳等优点。

　　分布化优先考虑不设升压站，就近接入中低压配电系统。建议在35千伏及以下电压等级已运行的配电系统设施就近接入风电项目，尽可能不建升压站，必要时可以接入110千伏配电网。此外，分布化对创新发展提出了新的要求，风电分布式要与其他形式多能互补综合考虑。在中东部和南部地区开展风电建设将以分散化的风电场布置取代“三北”地区大风机、高强度的集中连片风资源开发策略，从“建设大基地，融入大电网”转变为“大基地规模化和分散式发展相结合”。以丹麦的风电场为例，虽然北海区域风能资源丰富，但丹麦并未进行非常集中的开发模式，而是将风电作为全国分布式能源系统的重要组成部分，在负荷区域附近建设分散式的风电场。丹麦风电机组主要并入配电网，接入20千伏或更低电压配电网的风电装机容量约占全国风电装机总量86.7%。德国风电也有类似的特点，风电就地消纳，直接接入配电网是其风力资源开发的首选，大约96%的风机与中低压电网（配电网）相连，原因在于容易操作、成本低等。

　　风电小型、分布化发展不仅需要政策的支持，更需要在运营管理方式上进行自我革命。如果在分布式风电场中沿用小而全的运营结构，会带来大量的资源冗余和浪费，降低风电场运营效率和收益水平。因此，小型化、分布化不仅是为了适应中东部和南方地区的风资源状况，更重要的是系统智能化、运维专业化等技术手段趋于成熟，有利于解决因规模分散带来的管理维护成本增加的问题，使四类资源区能够获得一、二、三资源区域的运营水平，又避免三北地区的弃风问题，从而获得更高的收益水平。

　　智能化以“无人值守”为目标，是风电小型、分布化发展的技术保障。借鉴国外的运营经验，可以预期未来分散式风电场的运营管理将逐步向“小前端大后台”发展。以监控与数据采集系统为基础，实现对风机的现场或远程控制，并通过收集风电场的数据，分析和报告风机设备的运行状况。全球主要新能源企业如伊比德罗拉公司、安讯能集团等均构建了企业级生产实时监控平台，对所属风机产生的实时运行数据进行统一的采集、存储及数据趋势变化情况的图形可视化分析和展示，提高了维护和管理企业设备资产的能力，也为创新风电资产管理模式奠定了技术基础。不过，远程控制中心取代现场中控室与电力调度部门之间进行联络，尚需电力体制改革下的政策推动。

　　运维专业化有利于风电管理效率的提升。打造“无人值班、少人值班”风电场，设置风电场远程监控自动化系统，建立风电场远程集控中心，实现风电场的集中运行管理、集中检修管理、集中经营管理和集中后勤管理，是风电场未来发展的趋势。通过控制中心集中化实时监控风电场的运行状况，形成基于设备状态，本地与控制中心工作人员协同互助的集中化检修和维护的新运维模式，提高故障响应速度和故障定位准确性。以葡萄牙电力公司为例，运维团队是设备运行的第一负责人，也是运维工作的具体执行者，负责监督指导服务供应商完成现场工作、研判运维服务策略、管理运维合同、制定检修计划、现场巡检、设备消缺、资产保险、安全防护、备品备件与大部件应急方案等具体工作。运维团队通过区域经理、现场经理、技术经理、服务供应商与控制中心的协调配合，五位一体地实现了对风电场运行状态的全面管理。

　　“四化”是一个互为支持的体系，分布化是根本要求，小型化、智能化和专业化是对应的解决方案。按照“四化”的要求构建新一代的风电技术体系，才能适应我国未来风电开发从集中连片向分布式开发应用的转型。