文 | 王海斌

分散式風電接入條件及應用場景

國家能源局發(fā)布的國能發(fā)新能〔2018〕30號文件規(guī)定，分散式風電項目是指所產(chǎn)生電力可自用，也可上網(wǎng)且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)的風電項目。

一、項目建設應滿足的技術(shù)要求

（1）接入電壓等級應為110千伏及以下，并在110千伏及以下電壓等級內(nèi)消納，不向110千伏的上一級電壓等級電網(wǎng)反送電。

（2）35千伏及以下電壓等級接入的分散式風電項目，應充分利用電網(wǎng)現(xiàn)有變電站和配電系統(tǒng)設施，優(yōu)先以T或者π接的方式接入電網(wǎng)。

（3）110千伏（東北地區(qū)66千伏）電壓等級接入的分散式風電項目只能有1個并網(wǎng)點，且總?cè)萘坎粦^50兆瓦。

（4）在一個并網(wǎng)點接入的風電容量上限以不影響電網(wǎng)安全運行為前提，統(tǒng)籌考慮各電壓等級的接入總?cè)萘俊?/p>

政策將接入條件放寬至110千伏，項目容量和消納空間更大，分散式風電市場會得到進一步擴張。采用項目核準承諾制，優(yōu)先獲得補貼，鼓勵市場化投資，充分釋放支持分散式風電項目開發(fā)的政策紅利，引入多元化主體加入分散式風電項目投資，保障分散式風電項目落地。鼓勵同一縣域內(nèi)的項目打捆開展前期工作，分散式風電項目批量化或區(qū)域性招標將成為主流。

二、分散式風電項目應用場景與定價機制

分散式風電項目一般位于用戶負荷中心（變電站）附近，可以就近多點接入，實現(xiàn)就近消納、統(tǒng)一監(jiān)控。

應用場景一：經(jīng)濟發(fā)達的中東部和南方是開發(fā)分散式風電的理想?yún)^(qū)域，打捆申報、建設、運維幾萬千瓦的分散式風電項目，經(jīng)過開關站匯集后接入就近的變電站，一般電壓等級涉及10/35千伏（110千伏電壓等級接入項目禁止向上一電壓等級反送；關于10/35千伏電壓等級反送規(guī)則，可咨詢當?shù)仉娋W(wǎng)公司）。核準時采用全額上網(wǎng)模式，上網(wǎng)電量由電網(wǎng)企業(yè)按照當?shù)仫L電標桿上網(wǎng)電價收購。對于110千伏（東北地區(qū)66千伏）電壓等級接入的分散式風電項目，接入系統(tǒng)設計和管理按照集中式風電場執(zhí)行。中廣核蘭考分散式風電項目采用5臺GW121/2.0機組，機組匯集后通過開關站接入變電站，是該應用場景的典型代表。

應用場景二：也被稱為分布式風電，各類高耗能的工業(yè)園區(qū)、工廠等是其理想用戶。另外，可與多能互補、智能微電網(wǎng)、鄉(xiāng)村風電等融合，拓寬發(fā)展空間。通常利用自有土地，安裝幾臺機組直接接入用戶配電室。核準時選擇“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式。自發(fā)自用部分電量可參與市場化交易，不享受國家可再生能源發(fā)展基金補貼，上網(wǎng)電量由電網(wǎng)企業(yè)按照當?shù)仫L電標桿上網(wǎng)電價收購。在該種商業(yè)模式下，需要對用戶抗風險能力及負荷消納能力進行謹慎評估，防止出現(xiàn)電費結(jié)算不及時或限電風險。金風科技園區(qū)分散式風電、江蘇大豐分布式風電機組是該種模式的最早實踐和典型應用。

分散式風電風能資源評估關鍵技術(shù)

由于分散式風電項目的單體容量相對較小，風能資源評估是否準確對項目經(jīng)濟性的影響更為明顯。評估資源的最好方法是在場區(qū)內(nèi)樹立測風塔，采用滿一年的測風塔數(shù)據(jù)對資源進行準確評估。但是在很多分散式風電項目開發(fā)中，缺少測風塔測風的過程。面對這種情景，如何降低風能資源評估的不確定性？本文主要從氣象數(shù)據(jù)獲取、地形信息數(shù)據(jù)獲取、流場的仿真模擬等三方面闡述分散式風電中的風能資源評估技術(shù)。

一、氣象數(shù)據(jù)獲取

1.風電大數(shù)據(jù)技術(shù)

通過對分散式風電項目進行定位，利用風電大數(shù)據(jù)平臺自動匹配附近20千米以內(nèi)已建成的風電場或者是周邊以往的測風數(shù)據(jù)，對分散式風電項目的資源進行準確評估。

每一臺風電機組就是一座測風塔。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，全國范圍內(nèi)已經(jīng)有大約8萬臺機組正在運行中，通過機艙傳遞函數(shù)，將SCADA記錄的風速數(shù)據(jù)還原到葉片前的自由流風速；通過風角、偏航角等參數(shù)還原機組位置處的風向；通過SCADA記錄的秒級數(shù)據(jù)，對場區(qū)的湍流進行數(shù)學統(tǒng)計計算。利用運行機組數(shù)據(jù)有效、準確地評估分散式風電項目場區(qū)內(nèi)風況，也是在場區(qū)內(nèi)無塔情況下最好的資源評估辦法。

2.虛擬測風塔技術(shù)

虛擬測風塔技術(shù)是指，將風電行業(yè)的兩大數(shù)據(jù)——測風塔觀測數(shù)據(jù)和中尺度數(shù)據(jù)進行融合，根據(jù)不同的地形條件及項目特點使用不同的后處理方式，在230多萬種排列組合的結(jié)果中比選更優(yōu)的方案結(jié)果，結(jié)合人工智能方法進行后處理，輸出完整年風速數(shù)據(jù)，提升中尺度風速模擬精度?，F(xiàn)有的虛擬測風技術(shù)以金風科技的GOLDWRF技術(shù)為主要代表，通過大量數(shù)據(jù)驗證GOLDWRF輸出的虛擬測風塔數(shù)據(jù)，在平原地形下風速誤差約在0.1～0.3米/秒；對于復雜的山地地形，風速誤差約在0.3～0.5米/秒。在項目的前期規(guī)劃階段，通過虛擬測風塔技術(shù)可以為分散式風電項目的資源評估提供相對準確的風能資源數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)“盲人摸象”的情況。

圖1 風電場分布（左圖）和測風塔分布（右圖）

3.激光雷達補測技術(shù)

激光雷達具有體積小、觀測域廣、便于移動的特點，借助激光雷達對分散式風電項目進行至少3個月的風速、湍流、切變觀測，進一步獲取項目風能資源參數(shù)，保證機組的安全性，降低投資的不確定性。通過激光雷達觀測的風速數(shù)據(jù)，可用于分析選用項目風區(qū)發(fā)電量最優(yōu)的機型；通過激光雷達觀測的湍流數(shù)據(jù)，可用于分析選用適應場區(qū)湍流風況安全的機型；通過激光雷達觀測的切變數(shù)據(jù)，可用于分析選用更適合場區(qū)經(jīng)濟性的輪轂塔架高度機組。激光雷達補測技術(shù)為分散式風電項目資源評估中不可缺少的手段，能夠直接有效地保障機組的安全性。

二、地形信息數(shù)據(jù)獲取

1.無人機三維建模技術(shù)

所見即所得。無人機三維建模技術(shù)是分散式風電項目地形數(shù)據(jù)獲取的新途徑，它基于空中航空攝影測量原理，利用高清影像和相應的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過空中三角測量和構(gòu)建模型等過程生成覆蓋區(qū)域的三維實景模型，生成不同分辨率/覆蓋面積的三維實景模型，模型分辨率可高達厘米級，地物清晰可見。具有低成本、方便快捷、靈活機動、高效率、高分辨率等特點。憑借自身的技術(shù)優(yōu)勢，可快速、高效獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，無人機三維建模技術(shù)成為傳統(tǒng)航空攝影測量的有效補充手段。

將無人機采集回來的數(shù)據(jù)進行三維建模，生成超高厘米級分辨率的物理三維模型，通過結(jié)合VR、AR技術(shù)，還原現(xiàn)實分散式風電真實場景。通過對分散式風電項目進行三維建模，不但可以減少時間經(jīng)濟成本，更能直觀了解項目現(xiàn)場情況，為項目設計提供地形信息數(shù)據(jù)。

2.地物識別技術(shù)

圖2 虛擬測風塔技術(shù)

圖3 無人機測繪流程圖

圖4 無人機三維建模技術(shù)

分散式風電項目大多位于居民較多的平原地形，涉及的基本農(nóng)田、居民、森林等限制因素較多，如果到現(xiàn)場逐一排除，會耗費大量的人力、物力。通過地物識別技術(shù)可快速準確地劃分分散式風電項目的限制性區(qū)域，以典型高分辨率遙感影像目標機器樣本庫與特征庫建設為基礎，面向道路、房屋、水域等敏感區(qū)的檢測與識別，其識別準確率高達85%左右，節(jié)省60%左右的時間。

三、流場的仿真模擬

分散式風電有兩種應用場景：第一種場景——全額上網(wǎng)的分散式風電項目大多位于常規(guī)的平原、山地、戈壁、丘陵等地區(qū)。該類型分散式風電項目的資源流場仿真與集中式風電相同，使用WT、WindSim等CFD仿真軟件即可滿足擬評估；第二種場景——“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”的分散式風電項目大多位于園區(qū)。園區(qū)型分散式風電項目的最大特點就是園區(qū)內(nèi)的建筑、障礙物較多，該種特殊下墊面環(huán)境給資源的流場仿真模型帶來新的挑戰(zhàn)。

高精度仿真技術(shù)采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對園區(qū)型分散式風電項目進行3D建模，輸入氣象數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可高達0.5米×0.5米×0.5米級精度的流場仿真，進而模擬出建筑樓宇之間的湍流、能量等資源參數(shù)，為園區(qū)型分散式風電項目的機組排布提供數(shù)據(jù)支持，保障機組的安全性和經(jīng)濟性。

圖5 地物識別圖

圖6 園區(qū)型分散式風電項目湍流模擬圖

圖7 園區(qū)型分散式風電項目發(fā)電量模擬圖

總結(jié)

隨著政策在全國的落地，分散式風電將進入快速發(fā)展期，并帶動風電行業(yè)裝機量持續(xù)快速增長，資源評估的重要性將得到進一步凸顯。在開發(fā)分散式風電項目中，優(yōu)先推薦運用測風塔對場區(qū)進行測風、準確的資源評估。在無測風塔的項目中，首先，通過風電大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬測風塔技術(shù)、激光雷達補測技術(shù)獲取項目的氣象數(shù)據(jù)；再通過無人機三維建模技術(shù)、地物識別技術(shù)獲取地理信息數(shù)據(jù)；最后，通過高精度仿真技術(shù)來模擬項目的資源分布，保證項目設計的經(jīng)濟性和安全性。數(shù)字化、大數(shù)據(jù)技術(shù)的進步為分散式風電項目的發(fā)展保駕護航。