陜西首個改造升級項目啟動 風(fēng)電場如何“舊貌換新顏”

圖為靖邊風(fēng)電場。 受訪者供圖

當(dāng)前，我國風(fēng)電場改造正在政策推動和市場需求的雙重作用下加速發(fā)展，陜西邁出堅實一步。

今年8月，陜西省能源局批準(zhǔn)中國綠發(fā)陜西分公司靖邊風(fēng)電場(以下簡稱“靖邊風(fēng)電場”)一期項目100兆瓦風(fēng)電改造增容項目，目前相關(guān)籌備工作正在緊鑼密鼓地開展。

中國綠發(fā)陜西分公司黨支部書記、負(fù)責(zé)人劉樹國日前接受科技日報記者采訪時介紹，靖邊風(fēng)電場是陜西首個并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電場。如今，它又成為國家能源設(shè)備更新相關(guān)政策出臺后陜西首個風(fēng)電場改造升級項目。

提升發(fā)電能力

靖邊風(fēng)電場投運(yùn)近14年，一期項目38臺機(jī)組年利用小時數(shù)為1673小時，累計發(fā)電10.33億千瓦時，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值6億元，每年節(jié)約標(biāo)煤2.4萬噸，減少二氧化碳排放7.45萬噸。

然而，這座風(fēng)電場由于建成時間較早，風(fēng)能資源利用不充分，風(fēng)機(jī)技術(shù)有待進(jìn)一步提升。風(fēng)機(jī)設(shè)備發(fā)電效率與目前主流風(fēng)機(jī)相比偏低，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前對可再生能源的需求。

“目前老舊機(jī)組一年的運(yùn)維費(fèi)用約為300萬元，主要消耗在風(fēng)機(jī)日常維護(hù)所需的材料、大部件更換上。”靖邊風(fēng)電場場長慕宏給記者算了一筆賬。

榆林市靖邊縣地處陜西“風(fēng)口”，是陜西省風(fēng)能資源的核心區(qū)，風(fēng)速達(dá)到6米/秒以上，年有效發(fā)電小時數(shù)可達(dá)2200小時。通過“以大換小”，風(fēng)電場將原來的部分老舊機(jī)組替換為容量更大、葉片更長、塔筒更高的風(fēng)電機(jī)組。“新機(jī)組的捕風(fēng)能力將實現(xiàn)跨越式升級，單機(jī)等效滿發(fā)小時數(shù)增長近1.5倍。”慕宏介紹，靖邊風(fēng)電場一期項目原有38臺風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)容量為1.25兆瓦，高度65米，葉輪直徑70米;改造升級后，擬安裝16臺單機(jī)容量為6.25兆瓦的風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)機(jī)高度125米，葉輪直徑220米。

改造升級項目完成后，靖邊風(fēng)電場一期項目總裝機(jī)容量將由47.5兆瓦增容至100兆瓦，年發(fā)電量將達(dá)2.44億千瓦時，年利用小時數(shù)可達(dá)2441小時。此外，每年可節(jié)約標(biāo)煤7.36萬噸，減排二氧化碳22.86萬噸。

“以大換小”，用更少的風(fēng)機(jī)實現(xiàn)更高的發(fā)電能力，整體上有利于減少風(fēng)機(jī)占地面積，騰出發(fā)展空間。改造升級項目不僅提高了風(fēng)電機(jī)組的整體發(fā)電能力及運(yùn)行可靠性，還節(jié)約了近7畝土地。“考慮到原有風(fēng)電機(jī)組距離臨近村莊直線距離約150米，我們主動調(diào)整設(shè)計方案，減少機(jī)位，不再使用臨近村莊的風(fēng)機(jī)點位，能減少風(fēng)機(jī)噪音干擾，切實提升周邊村民的生活幸福感。”慕宏說。

強(qiáng)化技術(shù)支撐

近年來，我國新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L，而風(fēng)電等新能源電源具有不穩(wěn)定性，高比例新能源并網(wǎng)給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。

靖邊風(fēng)電場改造增容項目采用目前行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的自同步電壓源友好并網(wǎng)技術(shù)。該技術(shù)由中國綠發(fā)投資集團(tuán)有限公司聯(lián)合上海交通大學(xué)自主研發(fā)，有利于提升新能源并網(wǎng)的穩(wěn)定性。

上海交通大學(xué)能源研究院副院長、國家能源智能電網(wǎng)(上海)研發(fā)中心常務(wù)副主任蔡旭說，自同步電壓源友好并網(wǎng)技術(shù)可讓新能源機(jī)組具備構(gòu)建電壓和頻率的能力，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)部分毫秒級故障時提供暫態(tài)支撐，有助于提升新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力。

在甘肅省干河口南北風(fēng)電場，自同步電壓源友好并網(wǎng)技術(shù)已開展示范應(yīng)用。2023年，國家能源局公布第三批能源領(lǐng)域首臺(套)重大技術(shù)裝備(項目)名單，“基于雙饋風(fēng)電機(jī)組采用自同步電壓源控制體現(xiàn)同步機(jī)特性的百兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”入選。

“靖邊風(fēng)電場的16臺6.25兆瓦大型機(jī)組將全部采用自同步電壓源控制技術(shù)，使風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)時具備自主調(diào)節(jié)電壓和頻率的能力，既達(dá)到可與傳統(tǒng)火電機(jī)組相媲美的穩(wěn)定性，又能擁有傳統(tǒng)火電機(jī)組不具備的離網(wǎng)運(yùn)行、黑啟動等能力。”劉樹國說。

中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖認(rèn)為，通過改造升級，把更先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用到風(fēng)電場、光伏電站，再結(jié)合輸電設(shè)備和火電進(jìn)行靈活性改造，可提升新能源消納能力。

推進(jìn)循環(huán)利用

靖邊風(fēng)電場設(shè)備“上新”，是我國風(fēng)電場改造升級的縮影。

我國多地積極開展風(fēng)電場改造升級試點探索。今年7月底，河北省11個風(fēng)電場改造升級項目獲得國家首批批復(fù)，進(jìn)行改造升級和設(shè)備更新后，規(guī)模將由52.95萬千瓦增至162.899萬千瓦;日前，龍源電力福建公司莆田南日島三期120兆瓦增容技改項目獲福建省發(fā)展改革委批復(fù)，擬拆除57臺單機(jī)容量為850千瓦的風(fēng)電機(jī)組，新建16臺單機(jī)容量為7.5兆瓦的風(fēng)電機(jī)組……

相關(guān)部門對風(fēng)電場改造升級的政策導(dǎo)向也愈加清晰明朗。2023年，國家能源局印發(fā)《風(fēng)電場改造升級和退役管理辦法》，鼓勵并網(wǎng)運(yùn)行超過15年或單臺機(jī)組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場開展改造升級。今年8月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源重點領(lǐng)域大規(guī)模設(shè)備更新實施方案》，“推進(jìn)風(fēng)電設(shè)備更新和循環(huán)利用”是其中一項重點任務(wù)。

有測算顯示，能源設(shè)備更新?lián)Q代、以舊換新、循環(huán)利用將迎來新機(jī)遇，帶動形成上萬億元市場。其中，風(fēng)電場退役的廢棄物循環(huán)利用和處置引發(fā)廣泛關(guān)注。近年來，我國大力開發(fā)使用風(fēng)力發(fā)電，產(chǎn)業(yè)升級迭代快，早期投運(yùn)的風(fēng)電設(shè)備將逐步迎來退役潮。而風(fēng)電機(jī)組的葉片、機(jī)械等部件主要材料，仍有一定回收利用價值。

靖邊風(fēng)電場改造升級中，如何處置舊設(shè)備是一道“必答題”。要答好這道題，需把握好“破”與“立”的辯證法。“公司將積極探索風(fēng)電舊設(shè)備的回收利用，希望推動能源設(shè)備循環(huán)利用。”劉樹國舉例說，葉片、機(jī)艙罩這類由纖維復(fù)合材料構(gòu)成的固體廢棄物，可以制成不同規(guī)格的再生纖維，應(yīng)用于混凝土、抗裂砂漿等建筑材料制品中，服務(wù)建筑工程行業(yè);齒輪箱、發(fā)電機(jī)、塔筒等大部件，主要以金屬原材料回收為主，對有市場需求的大部件進(jìn)行清洗、檢測后，還可以作為備用設(shè)備使用。

受訪專家認(rèn)為，隨著越來越多企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)開展新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)和新場景研究，我國將不斷建立健全風(fēng)電循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)鏈體系，培育和壯大風(fēng)電產(chǎn)業(yè)循環(huán)利用新業(yè)態(tài)。