圖為靖邊風(fēng)電場(chǎng)。 受訪者供圖

當(dāng)前，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)改造正在政策推動(dòng)和市場(chǎng)需求的雙重作用下加速發(fā)展，陜西邁出堅(jiān)實(shí)一步。

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

中國(guó)綠發(fā)陜西分公司黨支部書記、負(fù)責(zé)人劉樹國(guó)日前接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)介紹，靖邊風(fēng)電場(chǎng)是陜西首個(gè)并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。如今，它又成為國(guó)家能源設(shè)備更新相關(guān)政策出臺(tái)后陜西首個(gè)風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)項(xiàng)目。

提升發(fā)電能力

靖邊風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)近14年，一期項(xiàng)目38臺(tái)機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)為1673小時(shí)，累計(jì)發(fā)電10.33億千瓦時(shí)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)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(chǎng)由于建成時(shí)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(duì)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(chǎng)場(chǎng)長(zhǎng)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(shí)數(shù)可達(dá)2200小時(shí)。通過“以大換小”，風(fēng)電場(chǎng)將原來的部分老舊機(jī)組替換為容量更大、葉片更長(zhǎng)、塔筒更高的風(fēng)電機(jī)組。“新機(jī)組的捕風(fēng)能力將實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)，單機(jī)等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)增長(zhǎng)近1.5倍。”慕宏介紹，靖邊風(fēng)電場(chǎng)一期項(xiàng)目原有38臺(tái)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(jí)后，擬安裝16臺(tái)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(jí)項(xiàng)目完成后，靖邊風(fēng)電場(chǎng)一期項(xiàng)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(shí)，年利用小時(shí)數(shù)可達(dá)2441小時(shí)。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(shí)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(jí)項(xiàng)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(dòng)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，減少機(jī)位，不再使用臨近村莊的風(fēng)機(jī)點(diǎn)位，能減少風(fēng)機(jī)噪音干擾，切實(shí)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(guó)新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模快速增長(zhǎng)，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(chǎng)改造增容項(xiàng)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(guó)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(zhǎng)、國(guó)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(jí)故障時(shí)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(chǎng)，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(guó)家能源局公布第三批能源領(lǐng)域首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備(項(xiàng)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(jí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”入選。

“靖邊風(fēng)電場(chǎng)的16臺(tái)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(shí)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(dòng)等能力。”劉樹國(guó)說。

中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)秦海巖認(rèn)為，通過改造升級(jí)，把更先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用到風(fēng)電場(chǎng)、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(chǎng)設(shè)備“上新”，是我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)的縮影。

我國(guó)多地積極開展風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)試點(diǎn)探索。今年7月底，河北省11個(gè)風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)項(xiàng)目獲得國(guó)家首批批復(fù)，進(jìn)行改造升級(jí)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?jiān)措娏Ω＝ü酒翁锬先諐u三期120兆瓦增容技改項(xiàng)目獲福建省發(fā)展改革委批復(fù)，擬拆除57臺(tái)單機(jī)容量為850千瓦的風(fēng)電機(jī)組，新建16臺(tái)單機(jī)容量為7.5兆瓦的風(fēng)電機(jī)組……

相關(guān)部門對(duì)風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)的政策導(dǎo)向也愈加清晰明朗。2023年，國(guó)家能源局印發(fā)《風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)和退役管理辦法》，鼓勵(lì)并網(wǎng)運(yùn)行超過15年或單臺(tái)機(jī)組容量小于1.5兆瓦的風(fēng)電場(chǎng)開展改造升級(jí)。今年8月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源重點(diǎn)領(lǐng)域大規(guī)模設(shè)備更新實(shí)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(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)。

有測(cè)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(dòng)形成上萬億元市場(chǎng)。其中，風(fēng)電場(chǎng)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(guó)大力開發(fā)使用風(fēng)力發(fā)電，產(chǎn)業(yè)升級(jí)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(jià)值。

靖邊風(fēng)電場(chǎng)改造升級(jí)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(dòng)能源設(shè)備循環(huán)利用。”劉樹國(guó)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(duì)有市場(chǎng)需求的大部件進(jìn)行清洗、檢測(cè)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(chǎng)景研究，我國(guó)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)。