2.17億千瓦、2.16億千瓦，這分別是截止2020年上半年，全國風電和光伏發(fā)電的累計裝機量;而在短短5年前，這一數(shù)據(jù)分別是1.29億千瓦和4318萬千瓦。隨著裝機增速連年放緩，原本具有先發(fā)優(yōu)勢的風電產(chǎn)業(yè)正面臨被光伏產(chǎn)業(yè)反超的境地。

近兩年來，除了海上風電，平原低風速風電被認為是風電產(chǎn)業(yè)下一個“希望的田野”。未來，平原地區(qū)低風速風電能否再次打開風電產(chǎn)業(yè)增長的空間?低風速風電目前能否實現(xiàn)平價上網(wǎng)?產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在哪些瓶頸?為了回答以上問題，記者近日對全國首座整場大規(guī)模采用高塔的平原風場——湯陰風電場進行了探訪調(diào)研。

低風速地區(qū)已具備大規(guī)模開發(fā)風電條件

驅(qū)車從河南省鶴壁市向北出城，駛上京港澳高速不久，就能看見三五成群的高大風機矗立在廣袤的豫東平原之上，格外顯眼。由于風速較低，我國中東南部的風電場通常修建在風速更高的大山之上，在人口稠密的中東南部平原上修建的風電場并不多見。

作為全國最具代表性的平原低風速風電場，由中國華能集團有限公司投資建設的河南安陽湯陰風電場讓人們看到了低風速風電的市場潛力。該風電場一期工程安裝69臺遠景120米高全鋼塔筒、2.X平臺智能風機，裝機容量15.18萬千瓦，2017年9月投資建設，2018年12月并網(wǎng)，呈現(xiàn)了良好的經(jīng)濟社會效益。

“七八年前，我們認為在河南不太可能開發(fā)風電，至少平均風速得達到每秒6米以上才具有技術(shù)開發(fā)的條件。”作為風電行業(yè)的資深專家，中國可再生能源學會風能專委會秘書長秦海巖起初并不看好平原低風速風電的發(fā)展。

秦海巖的顧慮有其原因。此前，我國風電建設主要集中在高風速的三北地區(qū)(西北、華北和東北)和中東南部的山地，這些地區(qū)的風資源都明顯好過平原地區(qū)，且這些區(qū)域往往地廣人稀，具備較好的建設環(huán)境。

近年來，隨著風電技術(shù)的進步，平原低速風電場迎來了快速發(fā)展的可能。十多年前，中東南部每年風電新增裝機只占20%，大部分是在三北地區(qū)建設風電場;但在近三五年，中東南部地區(qū)每年新增裝機占比已經(jīng)達到了60%至70%，風電建設總體開始向中東南部轉(zhuǎn)移。

談及轉(zhuǎn)移的原因，秦海巖表示，一是三北地區(qū)電源建設比較多，而當?shù)赜秒娯摵捎邢?，產(chǎn)生了一些棄風限電問題;二是中東南部是我國的電力消費中心，利于風電消納。“以前風機技術(shù)不具備經(jīng)濟性，但是近幾年隨著風機控制策略和智能化的提升，塔筒增高、葉輪直徑增大、單位千瓦掃風面積增加，以及制造成本的降低、效率的增加，平原地區(qū)、低風速地區(qū)也具備了開發(fā)的條件。”

在人口密集地區(qū)大規(guī)模開發(fā)分散式風電其實早有先例。德國跟我國中東南部地區(qū)情況比較類似，其風電開發(fā)以小規(guī)模分散式風電為主，并沒有大規(guī)模發(fā)展風電基地，德國98%的風電場風機數(shù)量不超過5臺。在這種模式下，德國風電裝機仍然高達6000萬千瓦，單位國土面積裝機量達175千瓦每平方公里。反觀我國中東南部裝機密度高的地方僅為20千瓦每平方公里。

中國工程院院士、原中國工程院副院長杜祥琬曾表示，他搞能源幾十年了，最近這兩年發(fā)生了一個認識上的轉(zhuǎn)變。原來認為中國的能源資源是不匹配的，只能靠西電東送發(fā)展?，F(xiàn)在他認為，只要中東南部充分利用身邊的風光資源，完全可以實現(xiàn)能源自給。

“中東南部風資源理論上是沒有天花板的。”秦海巖表示，他們曾經(jīng)跟氣象局做過風資源詳查評估，在中東南部地區(qū)，地面風速定到每秒6米以上可以實現(xiàn)2億千瓦裝機;定到每秒5.5米以上保守估計具備10億千瓦的開發(fā)潛力。

現(xiàn)有技術(shù)完全可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)

行走在湯陰風電場，可以很輕易地發(fā)現(xiàn)其中風機的特別之處——塔筒更高，葉片更長。

對于這樣特殊機型的選擇，華能集團河南分公司總經(jīng)理助理廖毛雄解釋說，在風速條件方面，河南平原地區(qū)比三北地區(qū)要低，且風切變較高(高空風速更大)。為了捕獲較高的風能，需要選擇更高塔筒、更大葉輪直徑即單位掃風面積更大的風機。

記者了解到，湯陰風電場項目設計年平均風速低至5.62米/秒，采用遠景2.X平臺120米高度全鋼塔筒低風速智能風機，該機型可最大程度地發(fā)掘和利用河南平原地區(qū)高切變風資源優(yōu)勢。

能否提高經(jīng)濟性，實現(xiàn)平價上網(wǎng)，是平原低風速風電能否大規(guī)模推廣的關(guān)鍵。據(jù)遠景能源高級副總裁田慶軍介紹，湯陰風電場建成已有兩三年，屬于中國比較早期的平原風電場，采用的是第一代平原風機，特點是“雙120”，即120米的塔筒高度加上121米的葉輪直徑。這在當時還無法實現(xiàn)平價，基本是在原有國家補貼的基礎上來實現(xiàn)經(jīng)濟價值。

不過，按照當前的技術(shù)能力，實現(xiàn)平價上網(wǎng)已不是難題。遠景能源根據(jù)平原地區(qū)風資源高切變的特點，把塔筒的高度從以前的八九十米，抬升到了120米、140米，甚至150米。風機葉輪直徑也不斷加大，用于增強風機千瓦掃風面積，獲取風資源的可開發(fā)性。

田慶軍說，遠景去年推出第二代平原風機是“雙140”，140米高的塔筒讓風資源在原有基礎上增加了0.2至0.4米左右每秒，葉輪直徑也達到141米，基本實現(xiàn)了準平價。今年推出的第三代平原風機是“雙150”，150米高的塔筒加上156米的葉輪直徑，在平原地區(qū)可以有效地把風資源大幅度提升，從而實現(xiàn)平價上網(wǎng)。

以第三代平原風機為例，如果搭建3.0兆瓦150米塔筒156米葉輪直徑的風機，年發(fā)電利用小時數(shù)可以在現(xiàn)有2.2兆瓦121米高塔筒風機基礎上提升800個小時，達到3000小時以上。在單位造價7500元/千瓦情況下，可以將全生命周期度電成本降到0.3元/千瓦時，對比河南0.3779元/千瓦時的標桿上網(wǎng)電價，意味著一臺3兆瓦的風機，平價上網(wǎng)以后每年純利仍然可以接近150萬元，經(jīng)濟效益非?？捎^。

“隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，新的材料、新的控制算法的應用會讓未來的風機更加高效、發(fā)電量更高。”田慶軍表示，以現(xiàn)有技術(shù)而言，在未來一兩年內(nèi)，中國幾乎所有的中東南部省份都可以實現(xiàn)平價上網(wǎng)。“中國有500多個縣是平原縣域，初步估算平價以后可供開發(fā)的平原項目有1億千瓦以上，所以風電平價以后的開發(fā)是沒有瓶頸的，但可能會有其它方面的影響因素，比如政策的支持、消納等問題。”

廖毛雄同樣認為，下一步制約風電發(fā)展的主要因素不再是技術(shù)、經(jīng)濟因素，中東南部人口稠密，未來更多是建設環(huán)境制約，比如老百姓覺得不好看，地方政府不接納等等。“盡管技術(shù)先進，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，但地方不讓建也沒辦法，這個問題對風電行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展是很關(guān)鍵的因素，否則中東南部發(fā)展風電是很困難的事。”

與環(huán)境融為一體，和地方和諧共生

“剛開始以為建好這個項目會對我們生活造成什么影響，沒想到成了風景區(qū)。”談起自家門口的風電場，湯陰縣宜溝鎮(zhèn)香寺村村民張樹亮豎起了大拇指。

除了高塔筒、長葉片，湯陰風電場還有一個令人稱道的特點——與環(huán)境融為一體，和地方和諧共生。

記者發(fā)現(xiàn)，在塔筒設計上，該項目改變了傳統(tǒng)白色烤漆設計，取而代之的是創(chuàng)意涂裝。圖案選用了湯陰精忠報國、甲骨文等文化元素和太行山水畫面，宣傳的是地方文化元素和人文景觀，這在全國尚屬首創(chuàng)，這讓風機成了文化藝術(shù)品和網(wǎng)紅打卡地。

走進風場升壓站，映入眼簾的不是傳統(tǒng)簡陋的普通廠房，而是一座古色古香的古建筑，建筑內(nèi)部則是獨具現(xiàn)代科技特色的控制中心，古今、科技、環(huán)境融合，相得益彰。

此外，在湯陰風電場的上空，也看不見傳統(tǒng)風電場密布的桿線，場區(qū)內(nèi)7條集電線路全部以地埋電纜的形式進行鋪設，不但保持了空間環(huán)境特色，也為政府后期規(guī)劃留足了空間。

“在人口密集的平原地區(qū)修建風電場，最大的難題是與當?shù)乩习傩蘸驼疁贤ā?rdquo;廖毛雄說，老百姓覺得占用土地了，政府認為影響環(huán)境了，所以在這些項目的建設中，更應該考慮如何做到協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，要解決風電與環(huán)境的融合，消除對當?shù)鼐坝^上的影響。

平原低風速風電場普遍面臨土地資源緊缺挑戰(zhàn)，如何合理規(guī)劃并使用有限的土地資源非常關(guān)鍵。田慶軍表示，在項目規(guī)劃階段，華能做了大量準備工作，充分調(diào)查擬規(guī)劃區(qū)域的土地可利用性，隨著項目輸入資料的完整性和準確性，遠景采用自主研發(fā)的格林威治云平臺，在給定的限制性因素下對可開發(fā)的區(qū)域做精細化的資源評估及收益復核，在通過平臺智能尋優(yōu)最終迭代出最優(yōu)的微觀選址方案，在少占用農(nóng)田耕地的前提下實現(xiàn)了項目收益的最大化。

據(jù)了解，目前在平原地區(qū)修建風電，復耕后，一個機位僅需占用100平方米的空間，建設期還能幫助當?shù)剡M行道路硬化，完善路網(wǎng)建設。

在景觀設計方面，風機上可做的文章也還有不少。“風機這么大的塔筒，既可以彩繪，也可以做電子屏等。隨著風電行業(yè)發(fā)展，將來創(chuàng)新一定會層出不窮。”田慶軍說。

此外，對于沒有資源優(yōu)勢和交通優(yōu)勢的貧困地區(qū)而言，發(fā)展風電是拉動經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)脫貧致富的有效手段。秦海巖透露，一個行政村只需要拿出200平方米的土地，安裝2臺3兆瓦的風機，在平價上網(wǎng)的前提下，一年可以給村集體貢獻近300萬元的凈利潤。

“所以說，風電不僅能夠解決當?shù)啬茉唇Y(jié)構(gòu)調(diào)整的問題，貢獻清潔電力，同時可帶動縣域經(jīng)濟發(fā)展，還能夠給當?shù)刂圃煲粋€新的人文景觀，提高當?shù)芈糜问杖?，助力美麗鄉(xiāng)村建設。”秦海巖表示，“要讓更多老百姓接受風電，這樣風電的發(fā)展空間就打開了，發(fā)展的最大障礙也解除了。”