前言
回望歷史，中國風電發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。起步于三北，經(jīng)歷“建設大基地、融入大電網(wǎng)”的快速發(fā)展，風電產(chǎn)業(yè)從無到有，市場規(guī)模成長為全球第一；2011年以安徽來安首個低風速風電場投運為標志，風電發(fā)展進入低風速時代，中東南部地區(qū)6米/秒以下風資源開發(fā)成為可能并不斷下探，屢創(chuàng)全球新低；2017年底，全國首個分布式風電項目在江蘇江陰投運，出口電壓10千伏的中壓風機直接接入配電網(wǎng)，所發(fā)電量自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，打破了經(jīng)濟發(fā)達城市人口集中區(qū)域無法開發(fā)風電的傳統(tǒng)認知，中國風電產(chǎn)業(yè)迎來第三次變革。
2018年是中國分布式風電元年。中東南部可開發(fā)風資源和可利用土地減少，電力市場化改革逐漸深入，長期以來的風電固定電價政策即將被市場競價所替代，風機設備制造企業(yè)靠成本和規(guī)模這兩大優(yōu)勢形成的競爭力難以為繼，技術創(chuàng)新是唯一選擇。
分布式風電代表最先進的生產(chǎn)力，它還原了風電利用的本質屬性——技術驅動。通過智能化、數(shù)字化的先進技術提高可靠性和經(jīng)濟性，提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展質量，推動產(chǎn)業(yè)更加理性嚴謹，與青山綠水、美好生活和諧發(fā)展。
分布式風電提出了最嚴格的安全性要求。通過智能技術確保分布式風電絕對安全，是對所有參與主體的基本要求。分布式風電要求參與企業(yè)夯實提高技術能力，強化企業(yè)社會責任感。分布式風電需要加強行業(yè)自律，分布式風電運行信息公開透明。以迎接分布式風電時代來臨為契機，以智能技術實現(xiàn)航空級安全，促進風電產(chǎn)業(yè)技術進步升級，共同努力實現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費革命的美好能源愿景。
一、分布式風電時代到來
眾所周知，全球變暖和極端天氣顯著增多，使各國政府愈發(fā)重視對能源系統(tǒng)碳排放總量的控制。當前最有效的碳減排手段就是增加可再生能源特別是風能和太陽能的利用,以降低對化石能源的依賴。
新能源汽車的迅速發(fā)展，加快了以電氣化交通為代表的電能對化石能源的深度替代，在終端消費環(huán)節(jié)將形成可再生能源的消費動力，再次推動全球范圍內(nèi)風能、太陽能的開發(fā)利用。
2020年,中國非化石能源占一次能源消費總量的比重達到15%，到2030年達到20%，這是我國政府對國際社會的莊嚴承諾。中國將繼續(xù)扮演在全球可再生能源領域毫無爭議的領跑者角色，貢獻40%左右的清潔能源電量。
技術的快速進步讓可再生能源在經(jīng)濟性和環(huán)境友好性上的競爭力突顯。分布式作為可再生能源的主要形態(tài)，通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進數(shù)字技術，匯聚百川成江河，是我國能源供給側的新生力量，將有效推動電力市場化進程。分布式能源將成為推動綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設，滿足人民群眾對美好生活向往的有效舉措。
分布式風電時代已經(jīng)到來。
二、什么是分布式風電
風能作為一種能源形式被加以利用歷史悠久，但將風力轉化為電能的應用歷史不過短短數(shù)十年。相對我國北方地區(qū)的集中式風電開發(fā)，分布式風電是指不以大規(guī)模遠距離輸送電力為目的，所產(chǎn)生的電力就近接入配電網(wǎng)，就近利用的風電開發(fā)形式。
環(huán)境友好性。相比中東部地區(qū)的火電、熱電和燃氣發(fā)電，分布式風電的碳排放為零；占地面積小，利用負荷中心的閑散空地，最大化利用土地資源，保護青山綠水。
經(jīng)濟性。風能資源免費，就地消納電量充分利用，節(jié)省遠距離輸電的損耗和過高的建設成本，顯著降低當?shù)赜秒婋妰r。
需求及時響應。分布式風電縮短了電源生產(chǎn)和消費的距離，能夠做到需求快速響應、及時調(diào)整，滿足用戶實時變化的用電用能需求。
社會資本廣泛參與。吸引社會資本進入，形成星星之火可以燎原之勢。自發(fā)自用模式使開發(fā)主體和用電主體合二為一，將會對我國能源生產(chǎn)和消費的整體格局產(chǎn)生深遠影響。
三、什么是智能分布式風機
不是所有的風機都是分布式風機！
分布式風電地處人口密集區(qū)域，必須用智能技術徹底杜絕倒塔、葉片甩落等惡性事故發(fā)生的可能性，將安全技術標準提升至航空等級。基于先進傳感與人工智能技術的安全狀態(tài)直接監(jiān)控防護，確保分布式風電絕對安全、環(huán)境友好、省心高效。
全面智能防護系統(tǒng)確保智能分布式風機絕對安全。
1、機頭前部雷達測風
遠景智能分布式風機的機頭罩內(nèi)裝備有精密激光測風雷達。這與飛機機頭前部的設計類似。激光雷達要實現(xiàn)360度無遺漏測量每個扇區(qū)的獨立風速與風向。風輪平面內(nèi)保持100個測點，完整刻畫風輪前方的風況全貌。
激光雷達系統(tǒng)作為智能防護系統(tǒng)的重要技術，可精準規(guī)避風險，大幅抑制風速湍流對風機機械結構的潛在沖擊和影響。預測湍流抵達風輪時間的誤差小于1秒，先進智能控制保證風機遭遇湍流時運行平穩(wěn)無沖擊。
2、超低轉速葉片安全靜音運行
相比集中式風電機組的風輪旋轉速度，智能分布式風機的葉片運行在更低的轉速，這不僅可以讓機組運行噪音更低，更重要的是顯著降低機組結構的承載，顯著提升結構設計設計的安全裕量。
3、機器視覺24小時智能監(jiān)測葉片質量與運行狀態(tài)
遠景葉片在線監(jiān)測系統(tǒng)集成了機器視覺、噪聲，形變傳感系統(tǒng)。通過機器視覺可感知葉片氣動性能和剛度的持續(xù)變化，監(jiān)測葉片內(nèi)部的細微結構性特性的持續(xù)動態(tài)變化，通過運行噪聲可識別葉片的表面的異常變化。
4、智能傳感確保關鍵承載結構連接安全
風機結構通過高強度螺栓組合連接，構成風機的整體結構系統(tǒng)。螺栓作為結構安全的重要部件意義重大，特別是連接旋轉葉片的連接螺栓以及變槳軸承的設計形式。
遠景螺栓狀態(tài)智能監(jiān)測系統(tǒng)針對不同的大部件特點，采用機器視覺、金屬監(jiān)測、位移監(jiān)測、沉降監(jiān)測等多種科技手段，覆蓋了整體承載結構所有關鍵部位運行狀態(tài)指標的實時監(jiān)測。該系統(tǒng)作為整機運行控制系統(tǒng)的一部分與風機安全系統(tǒng)聯(lián)動運行，百分之百確保智能分布式風機在城市能夠以航空級安全標準持續(xù)運行。
5、葉片融冰功能
智能分布式風機的葉片必須配備結冰監(jiān)測和保溫抗冰凍的功能，在凍雨和冰雪天氣，及時發(fā)現(xiàn)風機葉片結冰跡象，自動切入保溫抗冰凍模式，阻止附冰形成，消除高空墜物風險。
6、頂級智能電傳系統(tǒng)全面提升各種風況發(fā)電效率
和所有的復雜系統(tǒng)一樣，控制系統(tǒng)的先進程度將直接決定風力發(fā)電機系統(tǒng)的效率和性能。智能分布式風機近負荷區(qū)，其風資源稟賦相對“三北”地區(qū)較差。因此智能分布式風機的控制系統(tǒng)智能化需要有更為先進的技術支撐。通過激光雷達等智能傳感和數(shù)據(jù)融合技術、并建立高保真的氣動、機械傳動鏈和電氣傳動鏈模型、以及基于模型的最優(yōu)控制，使得各系統(tǒng)的協(xié)同得到顯著優(yōu)化，提升能量轉換效率。
7、仿生學葉片讓風機運行更安靜
NASA的研究顯示，“靜音”之王貓頭鷹經(jīng)過億萬年的進化保持旺盛的生命力，得益于羽毛對空氣旋渦的碎渦效果。當氣流經(jīng)過翅膀后緣發(fā)生渦旋脫落分離時，后緣穗狀須邊使脫離過程變離散，抑制了渦流脫離引起的氣動噪聲，令其能在夜間安靜飛行，捕捉獵物。
遠景仿生學葉片設計，通過航空風洞單獨的實驗驗證，讓風機運行更加安靜。
8、發(fā)電機出口電壓直接達到10千伏無縫連接本地配電網(wǎng)
常規(guī)風機出口電壓為690伏，為此還需要額外配備占地空間為30平米的箱式變壓器，再加上配套電纜的線路通道，占地更多。由于箱式變壓器的防火風險，放入塔筒底部或風機內(nèi)部來節(jié)省用地也并不是理想的選擇。
10千伏分布式風電接入是配電網(wǎng)接入的典型重要場景。遠景創(chuàng)新研發(fā)智能分布式風機，發(fā)電機的直接出口電壓即為10千伏，可無縫連接配電網(wǎng)，無需變壓器及配套電纜，顯著降低占地空間，消除防火風險以及風機外安裝電氣設備可能的觸電風險。
9、集成一體化配電功能無需占地
傳統(tǒng)集中式風機為滿足電網(wǎng)分布式接入要求部分場景下需額外配備開關站，成本高達數(shù)百萬元，還需要尋找數(shù)百平米建設用地。智能分布式風機實現(xiàn)在風機內(nèi)部配備集成智能接入裝置，幾乎不需要額外占地空間，通過靈活組態(tài)設計，無需額外配備開關站，適用分布式電網(wǎng)接入的絕大部分應用場景。
10、智能維護簡便保養(yǎng)
智能分布式風機維護性體現(xiàn)在狀態(tài)可視，故障提前預警，消除非計劃性維護。智能分布式風機全面采用風冷設計，免除液冷系統(tǒng)的復雜的維護需求；關鍵螺栓連接防松設計和安全裕度增加，延長維護周期和減少維護數(shù)量；變槳、偏航，軸承完全自動潤滑，降低維護人員要求。
風機智能監(jiān)控方案實時精確感知風機各部件狀態(tài)，并通過EnOS™構建云端數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)一鍵報表，讓專家系統(tǒng)在云端管理全面維護計劃，主動推送狀態(tài)維護通知。
四、智能分布式風機需要安全運行機制
類似航空業(yè)對飛機的安全要求，智能分布式風機需要關鍵安防配置部件參數(shù)、生產(chǎn)序列號、關鍵出廠測試數(shù)據(jù)等信息可被第三方監(jiān)管機構存儲和追溯，形成每臺風機獨一無二的數(shù)字指紋。需要連續(xù)發(fā)送安全運行狀態(tài)信息可被第三方監(jiān)管機構接收并存儲和追溯。
分布式風電需要建立類似飛機的運行安全關鍵狀態(tài)信息實時發(fā)送和歷史存儲機制，實現(xiàn)類似航空飛機“黑盒子”的安全監(jiān)管和追溯功能。
五、分布式風電能為我們帶來什么
綠水青山。分布式能源與自然和人類社會有機融合、協(xié)調(diào)發(fā)展，是分布式能源發(fā)展的初心和基本要求。在我國中東南部植被覆蓋較好的區(qū)域，減少風電大規(guī)模開發(fā)，因地制宜利用田間地頭、港口碼頭的閑散空地，建設分布式風電，不僅能夠就近提供清潔電力，同時最大程度讓可再生能源發(fā)展融入我國生態(tài)文明建設和可持續(xù)發(fā)展的偉大進程。
在十三屆全國人大一次會議上，全國人大代表、遠景能源CEO張雷提出了包括《打破綠色發(fā)展的體制“玻璃門”，讓分布式能源成為電力市場化的有生力量》在內(nèi)的多項建議，引起社會廣泛熱議。
據(jù)測算，每臺遠景能源智能分布式風機發(fā)電期能有效減少二氧化碳排放9萬噸，平均一個縣域的分布式風電資源可減少二氧化碳排放200萬噸以上，社會效益巨大。
金山銀山。分布式風電投資收益可觀，依托電力市場化推進，可有效降低居民和企業(yè)的用電成本。電價每降低一分錢，社會經(jīng)濟運行成本就能降低100億元。
以江蘇省江陰港港口集團項目為例，利用港口的堆場零星土地安裝智能分布式風機，提供的綠色電力可達港口運營所需電力的一半以上。同時用電成本最多可降低20%，創(chuàng)造經(jīng)濟效益高達數(shù)千萬元。
六、開發(fā)分布式風電需要哪幾步
分布式風電項目的開發(fā)建設，需要具備多種能力和專業(yè)知識，是一個系統(tǒng)工程。
經(jīng)濟分析：先進的氣象技術、借助大數(shù)據(jù)云計算支撐的精準風資源評估、專業(yè)的土地數(shù)據(jù)庫快速確認建設可行性、專業(yè)智能云平臺快速精準完成項目經(jīng)濟性評估、全方位支撐項目核準流程。
項目設計：組態(tài)化設計靈活適用各種電網(wǎng)接入需求，專業(yè)智能云平臺自動高效完成項目塔筒基礎、電氣工程、土建工程、電網(wǎng)接入全套工程設計。
采購施工：標準化運營體系高效支撐工程采購、工程招標、工程建設。
運行維護：全面為智能分布式風機打造的智能維護軟硬件體系保證二十年全生命期設備維護。
七、如何認識你上空的風資源
中國大地幅員遼闊，環(huán)境千變?nèi)f化，風資源千差萬別，精準的風資源評估是分布式風電開發(fā)成功的前提條件，由此邁出最重要的第一步。
太陽輻射和地球自轉的綜合作用形成了地球上的大氣運動——風。而分布在廣袤大地上的海洋、陸地、城市和森林，也在對風的時空分布特點產(chǎn)生重要的影響。
遠景能源應用業(yè)界領先的中尺度天氣預報模式，并嵌套流體力學模型提升風資源評估的分辨率達到百米級別，同時融合遠景掌握全國規(guī)模最大百米高空上萬測點的實際觀測數(shù)據(jù)，開發(fā)出國際領先水平的格林威治風場評估和設計云平臺。從氣候環(huán)境到廠房建筑，精準刻畫出全國風能分布。對全國范圍內(nèi)任意一點，都能夠一鍵式獲取高精度的風能信息，高效精準評估風電產(chǎn)能和投資收益。
八、讓分布式風電成為城市新坐標
不同于三北地區(qū)風電場的“人跡罕至”，智能分布式風機靠近人群，對這個“龐然大物”的視覺美感提出了更高的要求。遠景能源聘請法拉利汽車設計團隊為智能分布式風機設計外形,使其外形像天鵝般高貴優(yōu)雅，盡顯現(xiàn)代工程設計建造之美。
每一個城市都有獨特的性格，每一臺風機都站立在截然不同的土地上。智能分布式風機不做冷冰冰貿(mào)然闖入城市的陌生人，它的理想是精心構思、巧妙融入現(xiàn)代城市的新坐標。智能分布式風機不僅考慮到與城市規(guī)劃有機結合，考慮到附近建筑群空間的組織、色彩、地形和自然環(huán)境，也考慮到當?shù)氐臍v史文化和風土人情。在此基礎上，運用現(xiàn)代城市美學和全球前沿設計元素，從葉片到塔筒的定制化設計和量身打造，與城市和美好生活緊密融合。
九、EnOS™協(xié)同管理分布式能源
可再生能源逐漸成為主流能源，能源系統(tǒng)的分布化、碎片化和波動性不可避免，傳統(tǒng)的集中式計劃性的能源運行機制將無法應對以分布式可再生能源為主的能源世界。如何動態(tài)高效協(xié)同分布式形態(tài)下的發(fā)電、用電、充電和儲電等環(huán)節(jié)成為目前能源進化的關鍵轉折點。碎片化的能源系統(tǒng)構需要智能物聯(lián)網(wǎng)平臺在數(shù)字世界里將其協(xié)同和統(tǒng)一。
遠景依托在智慧能源領域的多年深耕與全球卓越實踐，基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等前沿技術，構筑了全球首個智能物聯(lián)網(wǎng)平臺EnOS™ ，整合包括氣象數(shù)據(jù)、發(fā)電數(shù)據(jù)、用電數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)在內(nèi)的各類數(shù)據(jù)源，連接超過5000萬個智能設備，協(xié)同管理著100GW的全球能源資產(chǎn)。
遠景EnOS™作為智慧能源世界運行的基礎設施，有效打破分布式風機與分布式光伏，樓宇、工廠、園區(qū)間的信息壁壘，協(xié)同管理各垂直能源系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式能源的綜合管理，并基于平臺上的發(fā)電與負荷預測，需求側響應等高級應用，為分布式風電各參與方實現(xiàn)電費收益的最大化。
無論在城市還是鄉(xiāng)村，一臺臺智能分布式風機將以前所未有的速度，連接起你我，能源與生活，綠色與科技，共同協(xié)奏美好未來。
讓我們攜手分布式風電，共同展開一幅幅新能源、新技術、新城市、新農(nóng)村、新生活的美好畫卷。
附：遠景智能分布式風機技術標準
關于遠景
以“為人類的可持續(xù)未來解決挑戰(zhàn)”為使命，遠景致力引領全球智慧能源革命。
遠景作為全球數(shù)字能源技術領軍企業(yè)，構建了全球領先的智能物聯(lián)操作系統(tǒng)，連接協(xié)同全球超過100GW的能源終端，同時是全球領先的智能風機產(chǎn)品公司。遠景產(chǎn)品線有EnOS能源物聯(lián)網(wǎng)平臺、智能風機和風場、阿波羅光伏，“樓宇智能大腦”等領域的產(chǎn)品和技術服務，并在美國、德國、丹麥等國家設立了八大全球技術創(chuàng)新中心。遠景不斷構建開放創(chuàng)新生態(tài)，戰(zhàn)略投資和培育了Sonnen、ChargePoint、Protectwise、AutoGrid等能源科技創(chuàng)新先鋒，積極構筑智慧能源生態(tài)。
