2009年,王煜扛著測風定點的設備,登上了位于廣東省珠海市的高欄島。
彼時這座被紅土覆蓋的偏遠海島略顯荒蕪,除了群山間呼嘯而過海風,再難尋其他獨特于珠三角沿岸海島的記憶點,而王煜要做的工作,便是確定島上風力資源的分布情況。
通過分析高欄島過往十年的歷史氣象數據,結合王煜等一線技術人員的現場實測,其所在的珠海港股份有限公司(000507.SZ)旗下的珠海港昇新能源股份有限公司(836052.NQ)很快確定將公司的第一座風電場建在高欄島上。
搭建線路、鋪設道路、安裝設備,電場建設期間,珠海港昇的工人們跑遍了高欄島上的每一個山頭,按照此前測算確定的風資源分布最佳點位布置發電機組。
從2009年底前序工程開工,到2011年6月風電場正式啟用,廣東第一代“風電人”僅用一年多的時間,便將66臺高50米、風扇葉輪直徑50米、設備總重近100噸、單臺發電功率750千瓦的風力發電機,豎立在了高欄島蜿蜒崎嶇的山嶺上。
2023年6月21日,已成為珠海港昇董事會秘書的王煜,帶著記者重新來到了這座他當初在一線親自參與建設的風電場。
站在技術角度看,這座風電場并沒有什么特別值得外界關注的焦點。王煜告訴記者,作為一座已經并網運行12年的“老”電場,不論是縱向對比公司旗下其他新并網風電場,還是橫向對比近兩年內行業內新建標桿電場,高欄風電場設備性能都已不能算先進了。
不過,在以風電光伏為代表的新能源發電裝機屢創新高的當下,像高欄風電場這般“稀缺”的老電場,卻又無時無刻不在提醒著業內“新能源建設的本源目的是什么”。
“風電場建設安全第一,生態優先、綠色發展,建風電場首先是具備一定的經濟效益,然后可能才受益于政策或環保目標推動,近兩年風電光伏裝機增速,核心原因是技術上具備了成本競爭力和可持續能力。”王煜如是說。
在高欄島風電場的主控室屏幕上,記者看到了該電場2012年并網以來發電量統計,截止到2022年末高欄的累計上網電量約8.7億千瓦時,累計節省標準煤近28萬噸,按照0.689元/度的上網電價計算,總投資約4億元的高欄風電場,已累計產生約6億元的發電收益。
“高欄風電場穩定運行12年,不管是在安全上,還是在經濟性上,都已經證明了風電經得起考驗,可以替代舊能源。”珠海港昇生產經營部經理李軍向記者表示。
老電場
高欄島,在珠三角沿岸是比較小眾的旅游景區,島上的白沙灘綿延數里,沿島海域碧藍如鏡,山間林木茂密翠綠。
本因靠自然風光而吸引游人休閑的偏遠海島,卻因其成為今年初大火電視劇《狂飆》取景地,以及島上高聳的一排排風力發電機,而被更多人所熟知。
2022年6月,是高欄風電場并網運營的第12個年頭,這座小海島上的新地標,眼下正為激蕩前行的風電行業,提供著獨有的示范價值。
“到今年風電場的累計發電量應該已經超過9億度了,并網運行至今無一重大安全責任事故,電量也基本全額上網,沒有出現過“棄風限電”的情況。”高欄風電場場長陳偉強表示,電場運營12年以來,早已收回當初的投資成本,66臺風力發電機運維保養情況良好,除了經濟效益外,也為公司培養了一批精于風電建設、生產運維的專業人才。
風力發電是一種利用風動能轉化為電能的新能源發電技術,李軍告訴記者,高欄島上一共配備了66臺功率為750千瓦的風力發電機,它們分布在島上的崇山峻嶺之間,通過三條集電線路匯聚到升壓站,然后將綠色清潔的電能源源不斷匯入電網。
“風力發電機簡單來說,由塔筒、葉片、風機、發電機、控制系統以及基座構成,其中基座和塔筒是發電機的支撐結構,用于將發電結構抬升到合適的高度,以便更好地獲取風能,葉片則是風電機組最顯眼的結構,(單臺風電機組)1/3的成本都在葉片上,而葉片和發電機則是將風能轉化為電能的主要結構。”李軍帶記者來到了第36號風力發電機下介紹說。
圖片1
(第 36 號風力發電機 圖:鄭晨燁/攝)
據其解釋,當風流經風力發電機的葉片時,由于葉片的特殊形狀和輪廓設計,風流在葉片表面產生了壓力差,這種壓力差會產生一個向上的力作用在葉片上,從而使葉片獲得旋轉的力矩,將風能先行轉換為機械能,而葉片的轉動又會通過風機主軸傳遞至發電機處,通過電磁感應原理再將機械能轉化為電能,得到的電能再通過電場配套的電纜、電塔及變壓設備送至電網。
記者了解到,對于眼下大部分風力發電機來說,當風速達到3m—5m/s時即可開始發電,此外,風電機的控制系統,還可以通過對葉片角度的調節,使得葉面始終正對風吹來的方向,從而最大化發電機的輸出功率。
“電場進行風力發電機招標時,技術方面的核心衡量指標就是功率曲線,比如風速到三米的時候,有的設備就可以啟動了,有的設備吹5米葉片還轉不起來,就不行。”李軍說。
在與李軍交流時,考慮到高欄風電場建成于12年前,記者下意識詢問了其電場設備進口自哪個國家,出乎意料的是,他表示,早在2006年,國家能源主管部門便有針對風電場建設的國產化率要求,因此,高欄風電場的66臺風力發電機均為國產,由浙江運達風電股份有限公司提供。
“風電技術這塊國內進步很快,通過改進葉片設計和材料、提高轉子和發電機的效率,以及優化傳動系統等方面的創新,現在的風機有著比島上這些老風機更高的單臺功率,更廣泛的風速范圍,噪聲和震動也更小。”王煜表示。
精細化
當記者站在36號風力發電機下,俯瞰高欄島全貌時,不由得被眼前龐大而壯觀的景象所震撼,高聳的塔筒直插云霄,橫亙于藍天下的一排排風機正隨海風而轉動,葉片快速旋轉切割氣流所形成的低沉嗡鳴聲回蕩在山嶺間。
圖片2
(高欄島風電場 圖:鄭晨燁/攝)
“今天的平均風速應該有10m/s,是非常理想的,平常大部分時間風力都在3m/s-5m/s之間。”在不依任何設備的情況下,僅依靠個人感知,李軍就回答了記者關于風速情況的疑問。
而隨后當記者來到島中高欄風電場主控室后,控制系統的屏幕上所反映的36號發電機風速數據,也正如他在發電機下粗略感知一般,為10m/s。
在李軍看來,作為一名長年累月奔波于項目一線的“風電人”,粗略感知風力算不得什么“高深”本領,在高欄風電場常駐的每一位運維人員基本都能做到。王煜亦向記者表示,在規模化的風電場中,建設并網僅僅是第一步,搭建成熟的運維團隊,做好電場精細化管理才是發揮電場效益的核心因素。
“風電也好、光伏也好、火電也好,都只是利用能源方式的不同,其本質上都是電力工業,風電場所需具備的技術條件和管理措施和傳統電廠類似,但是運維人員又沒那么多,所以需要‘一人多崗,一專多能’。”王煜說。
在高欄風電場的主控室,除了顯示全電場66臺風電機及配套設備運行情況的中控屏外,還有十個分屏,從電機運行、發電功率到電網信息等風電場全鏈路數據均被事無巨細地監控和記錄。
圖片3
(高欄風電場主控室 圖:鄭晨燁攝)
陳偉強告訴記者,高欄風電場的日常運維便是從主控室出發,根據管理系統所反饋的信息,對島上所有的電力設備進行維護。
“(高欄島)電力設備我們每年有兩次定期年檢,會對全部設備進行系統性檢查,日常運維就是基于管理系統的動態監控,哪里報問題就去哪里處理,風電場還駐有專門的運維班組,通過輪班安排,實現對電場365天不間斷的日常運維。”陳偉強說。
他還向記者展示了一份6月17日的高欄風電場運行日志,這份日志中詳細記錄了當天班組接班時電場設備的運行情況、上一班組特別交代事項、當天班組值班前會議紀要以及輪值期間的工作安排。
“6月17日,雷雨天氣,未安排上山作業;上午十點半,14號風機報液壓油位低;12點半,45號風機葉輪傳感器故障;下午3點半,32號機組緊急剎車故障。”在運行日志中,記者看到當天值班班組如是記錄相關工作。
值得注意的是,在高欄風電場主控室中還有一塊屏幕,上面專門記載了風電場安全運行的天數,在記者來到電場的6月20日,這一安全生產天數的數字是4390天,在這4390多天中,高欄風電場經歷包括天鴿、威馬遜、彩虹在內的數輪超強臺風的襲擊,卻未發生過一起重大安全事故。
能夠做到這一點,除了風電場運維團隊的辛苦付出外,設備性能亦是重中之重,“國內風電機組的設計,首先考慮的就是安全,設備能承受多少風力?怎么保證葉片在極端條件下刮不倒?安全是電場設計和設備廠家共同考慮的核心問題,安全之后,才是設備利用風資源的效率如何?”李軍說。
王煜亦表示,電力工業在運營管理上的指導理念沒有什么區別,都是在強調安全第一的同時,做好日常精細化管理。“對于規模化的電場來說,一個小細節背后就可能是巨大的成本支出,直接影響到電站效益。”他說。
在高欄風電場并網之初,作為設備廠家的浙江運達提供了三年質保的服務,但三年的質保對比起設計壽命長達20年的風電場來說,顯然是不夠的。
在設備廠家的質保服務到期后,風電場通常只能委托外部專業第三方來進行運維工作,而這筆開支,珠海港昇十分希望能夠節省下來。
“風電設備的運維不便宜,可能一個核心零部件更換或者故障維修就能產生上百萬元的費用,肯定會影響電場的經濟效益,所以我們就培育團隊自己做,在絕對保證安全的情況下,不斷拓展自有團隊的能力邊界。”李軍說。
陳偉強回憶起近期發生的一個案例,彼時高欄風電場15號風力發電機需要更換葉片間的鋼絲繩,以往這項工作一直是外包給專業公司進行,隨著港昇內部人員培訓不斷推進,15號風機鋼絲繩更換工作便交給了公司內部團隊執行,結果一次成功,單臺設備便能省下五萬多元的成本支出。
眼下,高欄風電場絕大多數的運維工作,均已由內部團隊直接執行,而珠海港昇也順勢成立了專門負責風電運維的子公司,面向市場開展風電項目維護檢修、工程安裝等商業服務業務。
“我們也在高欄風電場的成長中不斷轉型,從電力能源投資商、運營商向服務提供商轉變。”王煜說。
雙向奔赴
根據中國電力企業聯合會(以下簡稱:中電聯)6月14日公布的數據,今年1月-5月,全國累計用電量高達3.533萬億千瓦時,同比增長5.2%。
面對新一輪夏季用電高峰期,“舊能源”仍舊在穩定發揮著“壓艙石”的作用,中電聯數據顯示,1月-5月,全國規模以上電廠火電發電量2.42萬億千瓦時,同比增長6.2%。分省份看,廣西、云南、湖南、重慶、海南、貴州等6省份火電發電量同比增長均超過20%。
將統計數據細化到微觀運行中,呈現出的便是發電裝機容量已經占比過半的非化石能源,每到用電高峰這類關鍵時刻總要依靠傳統能源出面“救場”的情況。
“咱們需要火電去做壓艙石,火電和綠電誰也少不了誰,這是我國資源稟賦所決定的,但新能源是大勢所趨。而且比起早幾年,風電技術進步以及規模化帶來的度電成本下降,退補平價之后,風電的成本也很有競爭力,這才是驅動新能源發電滲透率進一步提高的關鍵。”在李軍看來,這才是火電和風電二者間應有的的關系。
王煜亦告訴記者,在新能源發展的初期,市場對于風電光伏的質疑還要甚于當下,彼時業內直接將風電稱為“垃圾電”。“為什么叫垃圾電呢?因為風電不穩定,做不到可控可測,人的恐懼大部分來源于未知,控制不了的東西就會給電網帶來很大麻煩。”
但坊間畏之如虎的“棄風限電”現象,在高欄島風電場就從來沒有出現過,“我們都是全額上網,不存在消納難的問題。”陳偉強說。
沒有遭遇到行業性難題,在李軍看來,主要有三個方面的原因,首先是高欄風電場49.5MW的裝機容量,放在今天已經算是小體量新能源項目了,體量小,電網調度壓力自然也小;其次,高欄風電場位處珠三角負荷中心,用王煜的話來說就是,“電都不夠用,還能消納不了。”
最后,也是最主要的一個原因,便是高欄風電場并網12年間,和電網的“雙向奔赴”。
在電場主控室中有一個風電場功率預測系統,李軍告訴記者,該系統直接與電網公司對接,每15分鐘便會報后面4小時的功率預測數據給電網側。
“每15分鐘預測后面4個小時,高欄風場風速大概多少,出力會達到多少,相當于給人家提前打個招呼,這是短期預測,長期預測就是直接給出后面三四天的功率數據。”李軍說。
在拿到了高欄風電場的預測數據后,電網側就可以針對性地做調度準備。
同時,針對風電場上報的預測數據,電網側還下達了準確率指標,有一套關于準確率的考核標準,由此又倒逼風電場不斷基于現有模型優化,逐步提高發電功率預測的準確度。
“我們通過很多其他的輔助改造,以及和電網的合作,讓高欄風電場的電力可控可測,也就是電網友好型能源,同時,隨著新能源占比不斷提高,電網也在適應新常態,我給你一個預期,你給我一些調整,大家相向而行,風電就會越來越穩定。”王煜說。
在高欄風電場采訪過程中,記者還注意到一個細節,由于該電場并網時間較早,當年總體造價比較高,因此其上網電價仍為0.689元/度的固定價格,較隨后新并網風電場的上網價格要高出一些。
而根據珠海港昇2022年年報披露,該公司期內共有六個風電場投入商業運營,總裝機容量為279.16MW,公司風電業務實現營收3.14億元,產生營業成本1.31億元,業務毛利率達到了58.2%。
“對于風電這一塊來說,相比于石油、天然氣等傳統能源,風能發電不需要燃燒任何燃料,成本主要來自于運維、折舊和財務費用,所以相較于火電,風電場的成本曲線要平緩很多,現在大部分風電場的投資回收期都在10年左右。”王煜向記者介紹說。
“未來風電的上網電價不會上下浮動太多,說到底電力行業具有公用事業的性質,有利可圖但也不可能產生暴利。”王煜進一步表示。
未來
“最近國家能源局也有關于風電場改造升級和退役的文件發布,所以可能等再過幾年,高欄風電場的機組壽命快到期之前,我們會先評估一下設備情況,再看是退役還是升級。”當記者問到高欄風電場設計壽命到期后,電場設施將如何處理時,王煜回答說。
他所指的文件,是6月5日國家能源局印發的《風電場改造升級和退役管理辦法》,文件中明確強調:“鼓勵并網運行超過15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風電場開展改造升級,并網運行達到設計使用年限的風電場應當退役,經安全運行評估,符合安全運行條件可以繼續運營。”
李軍告訴記者,風電發電機設計時一般都會留有余量,即設計壽命為20年的設備,在維護保養得當的情況下,可以超期運行至25年甚至30年,這需要第三方專業機構的評估,電場運營方“自己說了不算”。