在祖國的大西北有這樣一個地方,坐落著青海省“年輕”的市,又因為離它近的敦煌市在近400公里之外,因此也被稱為中國孤獨(dú)的一座城市,這個地方叫茫崖。
建成于2018年的茫崖市在短短幾年時間里即因諸多“網(wǎng)紅”景區(qū)成為越來越多游客“打卡”的目的地,現(xiàn)如今,這里也有了代表清潔能源的新標(biāo)志。2021年3月8日,隨著青海省電力調(diào)度中心發(fā)出并網(wǎng)指令,青海水利水電集團(tuán)茫崖風(fēng)電有限公司10MW分散式風(fēng)電項目(下稱“茫崖分散式風(fēng)電項目”)一次帶電并網(wǎng)成功,填補(bǔ)了青海省分散式風(fēng)電領(lǐng)域的空白。
茫崖分散式風(fēng)電項目位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市茫崖鎮(zhèn),安裝4臺金風(fēng)科技GW140-2.5MW型風(fēng)電機(jī)組,配備4臺35kV箱式變壓器,1回集電線路匯集4臺風(fēng)電機(jī)組所發(fā)電力接入110kV阿卡托變電站35kV側(cè),與主干電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。
在規(guī);_發(fā)與技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動下,過去十年間,我國陸上風(fēng)電度電成本下降了40%,目前大部分地區(qū)的新建風(fēng)電項目可以實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng),風(fēng)電已經(jīng)成為具有經(jīng)濟(jì)性的能源之一。茫崖鎮(zhèn)地處戈壁荒漠,平均海拔高度約3000米,當(dāng)?shù)赜蜌獾V資源豐富、密集。因此,為積極響應(yīng)政府號召推動當(dāng)?shù)馗吣芎牡V區(qū)的能源轉(zhuǎn)型,就近開發(fā)分散式風(fēng)電獲得了業(yè)主方的認(rèn)可。
分散式風(fēng)電項目單體規(guī)模較小,建設(shè)周期短,開發(fā)方式更靈活。相比需要大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送電力的集中式風(fēng)電項目,分散式風(fēng)電更適合因地制宜,就近滿足能源需求及負(fù)荷響應(yīng)。此外,與集中式風(fēng)電項目相比,分散式風(fēng)電項目的初始投資下降了一個量級,準(zhǔn)入門檻降低以及經(jīng)濟(jì)性提高,在一定程度上加速了民間資本進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域。分散式風(fēng)電點(diǎn)多面廣,與負(fù)荷側(cè)結(jié)合緊密,自發(fā)自用的消納模式和精細(xì)化管理更適用于私營企業(yè)。
實(shí)際上,在開展項目前期調(diào)研時,業(yè)主已對整個茫崖鎮(zhèn)可消納的電量進(jìn)行過精準(zhǔn)計算,建設(shè)容量就是根據(jù)計算結(jié)果得出的。該項目采用“就地消納”模式,不存在限電問題,發(fā)出的綠色電力全部供給茫崖鎮(zhèn)和茫崖鎮(zhèn)企業(yè)石棉礦使用,這也就意味著當(dāng)?shù)貙⒅鸩綄?shí)現(xiàn)100%清潔能源替代。
據(jù)了解,茫崖分散式風(fēng)電項目并網(wǎng)僅11天,便已實(shí)現(xiàn)單日發(fā)電237300千瓦時,折算單日發(fā)電小時數(shù)為23.73小時,基本實(shí)現(xiàn)了全天滿發(fā)的狀態(tài)。截至2021年12月31日,總共發(fā)電量逾2500萬千瓦時,超出可研報告中的計算值。
然而,取得這樣的成績絕非易事,茫崖分散式風(fēng)電項目所在地的特殊氣候、地形與風(fēng)能資源條件,對制造商的設(shè)備技術(shù)可靠性與相關(guān)公司的項目運(yùn)營管理能力均提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
不可否認(rèn)的是,一方面,青海地處青藏高原腹地,被譽(yù)為“三江之源”“中華水塔”,水力、風(fēng)、光等清潔能源資源蘊(yùn)藏豐富,發(fā)展清潔能源優(yōu)勢突出;另一方面,茫崖南面是可可西里無人區(qū),西邊是阿爾金山無人區(qū),西北面則是新疆羅布泊無人區(qū),東面是青海人煙稀少的柴達(dá)木盆地,由于日常無人值守,如何保障分散式風(fēng)電項目的設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行成為至關(guān)重要的問題。
具體來看,茫崖分散式風(fēng)電項目場區(qū)高達(dá)3150米的海拔,空氣密度不足0.9Kg/ m3(在0°C、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的標(biāo)準(zhǔn)條件下為1.29Kg/m3),這對機(jī)組的絕緣、散熱、抗雷擊、抗太陽輻射等能力提出更高要求。對此,整機(jī)商對項目采用的機(jī)型進(jìn)行了高海拔適應(yīng)性定制,針對機(jī)組變槳系統(tǒng)、變流系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、電控系統(tǒng)中所有相關(guān)部件,重新選型設(shè)計與校核。同時,葉片不僅采用防輻射涂層與防雷接地線,還配置了雷電記憶卡;發(fā)電機(jī)外部絕緣距離更大,繞組絕緣實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化設(shè)計。值得一提的是,金風(fēng)科技永磁發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),天然適宜在高海拔特殊環(huán)境下運(yùn)行,在機(jī)理上解決了高海拔地區(qū)發(fā)電機(jī)較易溫升(其中各元件的溫度高于環(huán)境)問題。
茫崖分散式風(fēng)電項目附近年平均氣溫僅為0~4°C,極端低氣溫可達(dá)-28.8°C。為適應(yīng)當(dāng)?shù)剌^低的氣溫,金風(fēng)科技為項目配置了低工作環(huán)境溫度為-30°C的低溫型機(jī)組。在傳動部件、焊接結(jié)構(gòu)件、葉片與油品等方面,機(jī)組采用了工作環(huán)境溫度更低的材料,并加強(qiáng)機(jī)艙密封。例如,航空結(jié)構(gòu)鋼耐低溫特性較好,不銹鋼則對低溫敏感度低,因此,這些機(jī)組配置的低溫型葉片,全部金屬材料均換用了對應(yīng)鋼材。除了被動防寒保暖措施,如電控、變流、風(fēng)向與風(fēng)速儀等對低溫更敏感的系統(tǒng),則被安裝集成了主動加熱設(shè)備或功能,配合金風(fēng)科技機(jī)組先天傳動特點(diǎn),免除大功率加熱裝置,有效控制了低溫環(huán)境下的自耗電量。
當(dāng)?shù)氐囊环N特殊環(huán)境情況值得提及。茫崖的石棉礦是世界排名第二,石棉質(zhì)量的超大型石棉礦床,茫崖分散式風(fēng)電項目正處在石棉粉塵影響區(qū)域內(nèi),致使設(shè)備健康受到一定威脅。因此,機(jī)組葉片與發(fā)電機(jī)防護(hù)成為首當(dāng)其沖必須解決的問題。該項目機(jī)組的葉片采用了高質(zhì)量面漆、優(yōu)質(zhì)模具、氣動前緣保護(hù)膠衣等,表面更為平整光滑,不僅耐沖蝕,還具有一定的自清潔能力。發(fā)電機(jī)應(yīng)用了先進(jìn)的定子線圈表面處理工藝,實(shí)現(xiàn)氟硅橡膠整體防護(hù),再加上極低的轉(zhuǎn)速,在發(fā)電機(jī)所處的高度,微小的沙塵對上述形式防護(hù)基本已沒有影響。
解決了機(jī)組硬件上的挑戰(zhàn)后,如何保證項目能夠長期、穩(wěn)定的運(yùn)營成為另一個需要關(guān)注的重點(diǎn)。茫崖分散式風(fēng)電項目相距其他項目較遠(yuǎn),當(dāng)?shù)睾趿坎患捌皆貐^(qū)的70%,疊加大風(fēng)帶起的石棉粉塵,對現(xiàn)場運(yùn)維人員身體健康不利。正因為如此,無人值守是適合于該項目的運(yùn)維模式。得益于分散式風(fēng)電項目的共享技術(shù)服務(wù)管理方式,整機(jī)商的技術(shù)人員駐扎在距離茫崖分散式風(fēng)電項目50公里處,與青海水利水電茫崖二期風(fēng)電項目實(shí)現(xiàn)共享服務(wù),利用先進(jìn)的數(shù)字化管理平臺,綜合運(yùn)維、檢修、物資信息充分實(shí)施預(yù)防性維護(hù),在確保了運(yùn)維工作快、準(zhǔn)、精的同時,成功實(shí)現(xiàn)無人值守。
茫崖分散式風(fēng)電項目為風(fēng)電走進(jìn)西北部沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)“起了個好頭”。今年5月,國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于促進(jìn)新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》,特別強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新新能源開發(fā)利用模式,包括支持在石漠化、荒漠化土地以及采煤沉陷區(qū)等礦區(qū)開展具有生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)效益的新能源項目;積極推進(jìn)鄉(xiāng)村分散式風(fēng)電開發(fā)。
6月,《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布,提到以風(fēng)光資源為依托、以區(qū)域電網(wǎng)為支撐、以輸電通道為牽引、以消納為目標(biāo),統(tǒng)籌優(yōu)化風(fēng)電、光伏布局和支撐調(diào)節(jié)電源。在工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、油氣礦區(qū)及周邊地區(qū),積極推進(jìn)風(fēng)電分散式就近開發(fā),建設(shè)一批就地消納的風(fēng)電、光伏項目。
可以預(yù)見的是,在“十四五”期間,風(fēng)電將繼續(xù)為能源發(fā)展發(fā)揮重要作用。而分散式風(fēng)電模式憑借建設(shè)周期短、開發(fā)方式更為靈活等諸多優(yōu)勢,全面推動清潔能源、裝備制造、旅游等產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展帶來幫助。