2019年3月并網(wǎng)的天津濱海分散式風電項目,不僅成為充分利用當?shù)亓己蔑L能資源的成功案例,更重要的是,該模式為工業(yè)園區(qū)業(yè)主,特別是高耗能行業(yè)引入風電起到了示范作用,證明了分散式風電已經(jīng)具備在園區(qū)部署的條件,用以降低用能成本,推動能源結構調整,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
分散式風電,為工業(yè)園區(qū)帶來能源服務新模式
文|《風能》雜志葉無極
陸上集中式風電(包括大基地)、分散式風電和海上風電被稱作拉動國內(nèi)風電規(guī)模化發(fā)展的“三駕馬車”。如今,陸上集中式風電早已成為主力,海上風電發(fā)展依舊火熱。相比這兩者,分散式風電的規(guī)模仍較小,但它也擁有獨特的優(yōu)勢。
不僅有著建設周期短、開發(fā)方式更為靈活等特點,初步擺脫經(jīng)濟性及技術限制的分散式風電還屢遇發(fā)展良機。一方面,“千鄉(xiāng)萬村馭風計劃”、《能源領域深化“放管服”改革優(yōu)化營商環(huán)境實施意見》、《加快農(nóng)村能源轉型發(fā)展助力鄉(xiāng)村振興的實施意見》等利好政策紛紛出臺;另一方面,傳統(tǒng)能源企業(yè)積極進行轉型發(fā)展,尋求更多新能源電力的使用。
對于大多數(shù)企業(yè)而言,清潔電力直接交易通道推出時間不長,如何實現(xiàn)電力脫碳卻成為企業(yè)迫切的需求。而工業(yè)園區(qū)正是節(jié)能減排的重要應用場景,在此機遇下,部署分散式風電機組成為了企業(yè)脫碳的突破口。
為降低火電使用比例,中國石化潤滑油有限公司潤滑脂分公司(下稱“中國石化潤滑油”)與新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)開展了清潔能源開發(fā)合作,共同完成天津濱海分散式風電項目,在位于天津濱海新區(qū)的工廠內(nèi)安裝一臺2兆瓦風電機組,另外還有756千瓦太陽能光伏。
濱海分散式風電項目所在地區(qū),100米高度的年平均風速約為5.5~6.5米/秒;測算顯示,風電年利用小時數(shù)可達2300~2600小時?梢,這一地區(qū)具備良好的分散式風電項目開發(fā)條件。
濱海分散式風電項目于2017年8月獲得天津市濱海新區(qū)發(fā)展改革委核準,采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式,2019年3月正式并網(wǎng),成為金風科技在天津的兆瓦級分散式風電項目。
其實,對于像中國石化潤滑油這樣剛接觸新能源的企業(yè)來說,盡管認可風電這一清潔綠色能源形式,但初也存有兩大擔憂:一是對安全性的顧慮,59.5米長的葉片在100米高的高空長時間旋轉,是否會存在安全隱患?二是,由于生產(chǎn)要求,工廠對用電質量要求很高,如果使用風電、光伏進行電能替代,是否會對用電負荷產(chǎn)生影響?
事實上,一般情況下,整機商會根據(jù)當?shù)氐娘L能資源水平,將年平均風速、湍流強度、極端風速、極端氣候條件等機組安全參數(shù)考慮在內(nèi),確保安全性和經(jīng)濟效益,還會進行“整機適應性載荷分析”,表明該機型在規(guī)劃區(qū)域(風能資源極端條件下)可以安全穩(wěn)定運行。
金風科技全資子公司天誠同創(chuàng)天津公司負責人朱振向《風能》介紹,針對濱海工業(yè)園的風電機組安裝,團隊更是做足了準備工作。建設過程中,將作業(yè)平臺增高,在圍墻和廠房的高度之上進行機艙和葉輪的組裝、吊裝。這種方式雖然對工程車輛規(guī)格提出了更高要求,但從實際效果來看,未對周邊設施產(chǎn)生影響。
至于噪音、光影方面,通過軟件進行聲、光仿真分析,在葉片加裝鋸齒尾緣、消聲器和“隔音屏障”,很好地消除了噪音影響。在當?shù)卮箫L天氣、風電機組滿發(fā)運轉的情況下,近距離也只能聽到很小的聲音。對周圍辦公區(qū)同樣從建筑設計的角度進行了升級,達到了透光不透影、美觀又實用的效果。
更重要的是,所用機組的載荷標準是按照當?shù)?0年一遇的大風速來進行強度設計的,再加上自保護系統(tǒng)、現(xiàn)場+遠程雙人操作、加熱除冰等設備的支持,從源頭上杜絕了機組本身、天氣原因或人為誤操作等帶來的安全問題,用切實可行的方案證明了機組在園區(qū)內(nèi)運行的安全性。
針對風電是否會影響工廠電能質量的擔憂,事實上,風電機組發(fā)出的電量電壓始終穩(wěn)定在690V,電能質量優(yōu)越。風電機組自發(fā)無功功率,對廠區(qū)負荷不會產(chǎn)生波動。大電網(wǎng)也會向廠區(qū)供電,不會導致廠區(qū)出現(xiàn)斷電情況。同時,風電的變流器能夠通過濾波器將電能“雜質”幾乎全部屏蔽,一定程度上改善電能質量。
不可否認,這是一臺濱海園區(qū)“定制版”風電機組,其成本自然也會有所上升。但從實際效果來看,它帶來的收益遠遠大于成本的增加,實現(xiàn)了多方共贏的局面。
中國石化潤滑油的數(shù)據(jù)顯示,在安裝了風電機組和光伏設備后,公司平均每年用電量為1300萬千瓦時,其中,風電和光伏發(fā)電合計實現(xiàn)綠色電力替代580萬千瓦時,占總用電量的45%。經(jīng)排查,公司每年的碳排放量約為1.8萬噸,風電和光伏項目合計減少二氧化碳排放4850噸,占總排放量的26%。在經(jīng)濟效益方面,風電和光伏每年可以為公司節(jié)約電費約53萬元,節(jié)省購碳指標約13.58萬元。
天津濱海分散式風電項目采用的“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式,所發(fā)的電量不僅能夠滿足企業(yè)自身將近一半的生產(chǎn)用電需求,將園區(qū)的綠電比例提高到全年用電量的38%以上,當生產(chǎn)用電負荷小的時候,多余的清潔電能更是可以輸送到大電網(wǎng),為天津市民的生產(chǎn)生活所用。
除了提供綠色電力,金風科技還通過綜合能效平臺實現(xiàn)了水、電、氣等的可視化、數(shù)字化,在進行統(tǒng)一監(jiān)控和精細化管理后,讓能源消耗下降了5%。
濱海分散式風電項目可被視為積極響應國家能源局《關于加快推進分散式接入風電項目建設有關要求的通知》,充分利用濱海新區(qū)良好風能資源的成功案例。更重要的是,該模式為工業(yè)園區(qū)業(yè)主,特別是高耗能行業(yè)引入風電起到了示范作用,證明了分散式風電已經(jīng)具備在園區(qū)部署的條件。
“與在土地面積相對廣闊、人員稀少的地區(qū)開發(fā)集中式風電場相比,在工業(yè)園區(qū)開發(fā)分散式風電項目的建設有三點尤為重要,一是要提前進行專業(yè)的方案設計,將所有風險考慮在內(nèi);二是通過我們過往的經(jīng)驗積累與成功案例,打消參與各方對在設施附近安裝風電機組的顧慮;三是要有包括風電機組制造、建設、運維等在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈作為支撐!敝煺裣颉讹L能》表示。
值得一提的是,在位于北京亦莊的金風科技全球總部,以風電為代表、更具環(huán)保與低成本優(yōu)勢的分布式能源,正日益成為社會、園區(qū)用能補給的一種新興形式,使其成為了中國可再生能源碳中和智慧園區(qū)。
作為尚未完全發(fā)揮出潛力的一種風電開發(fā)模式,越來越多的地方開始出現(xiàn)分散式風電的身影。例如,天津港零碳碼頭智慧綠色能源系統(tǒng)同樣采用了分散式風電和光伏發(fā)電,正在釋放出良好的經(jīng)濟社會效益。
發(fā)展分散式風電是我國優(yōu)化能源結構、實現(xiàn)能源轉型的戰(zhàn)略選擇,隨著風電企業(yè)繼續(xù)探索分散式風電的應用發(fā)展路徑及商業(yè)運營模式,可讓更多的企業(yè)、園區(qū)、城市降低用能成本,推動能源結構調整,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。