2020年10月14日-16日，2020北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2020）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京，本屆大會以“引領(lǐng)綠色復(fù)蘇，構(gòu)筑更好未來”為主題，聚焦中國能源革命的未來。能見App全程直播本次大會。
在14日下午召開的風(fēng)資源精細(xì)化評估分論壇上，國家電投風(fēng)電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心電力氣象研究所所長馬文通發(fā)表《大型風(fēng)電場對局地氣候的影響研究》主題演講。
以下為發(fā)言實錄：馬文通：我今天給大家介紹的是御風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用，它的單位是法國美迪、美國NCAR國家氣候中心共同研發(fā)出來的成果，御風(fēng)系統(tǒng)三個板塊，第一個板塊是風(fēng)電項目規(guī)劃和精細(xì)化的設(shè)計，第二個板塊是風(fēng)電場大數(shù)據(jù)智能運維，風(fēng)電場的運營，第二個板塊是海上風(fēng)電的這些海上氣象的預(yù)報，技術(shù)的支撐整個全面全覆蓋。
現(xiàn)在我們做的這個高分辨率的評估，考慮兩個因素，工程造價到數(shù)據(jù)的成果，氣象大數(shù)據(jù)成果。這兩個板塊捏在一起，能夠形成我們做風(fēng)電項目規(guī)劃的時候，精細(xì)化的設(shè)計。完成精細(xì)化設(shè)計以后集團(tuán)做大基地的時候，有一個自動化的規(guī)劃。大基地目標(biāo)用電城市之間最優(yōu)的配比，這樣保證我們大基地外送的時候，可盈利的用電成本是最高的。
然后另外一個就是做電力氣象預(yù)報，圍繞我們海洋的陸上風(fēng)電的預(yù)報來開展一些氣象預(yù)報的工作，第三塊御風(fēng)風(fēng)電場大數(shù)據(jù)的智能運維，和我們行業(yè)內(nèi)其他廠商做的也差不太多，我們出發(fā)點和切入點不一樣，關(guān)心的比較多的是能效分析這些算法，挖掘我們自己風(fēng)電場發(fā)電的潛力，還有尋找潛在的故障。
介紹一下大范圍高分辨率資源普查的技術(shù)。已經(jīng)在行業(yè)里邊提了有好多年了，所謂高分辨率，在不同的應(yīng)用場景下，它的分辨率的要求也是不一樣的。在我們做這個大范圍的風(fēng)電場規(guī)劃和大基地，所以現(xiàn)在介紹的一些所謂的高分辨率基于我們集團(tuán)為了做大基地規(guī)劃的時候所用，這個分辨率達(dá)到250米左右，LCOE算出來后再去結(jié)合我們各個地方的火電的標(biāo)桿電價，得到我們剩余電價，不能重復(fù)開發(fā)的區(qū)域，最后得到規(guī)劃區(qū)域。其中這個平準(zhǔn)化度電成本，第一個是造價的分析，第二發(fā)電水平的分析，第三個技經(jīng)的條件。
一塊一塊給大家介紹一下，造價主要考慮的還是地形地貌，對整個風(fēng)電場的影響，我們在國內(nèi)做風(fēng)電場開發(fā)，大致的水平，越藍(lán)的價格越低，越紅的暖顏色區(qū)，價格高的區(qū)域，把它能做出來，基礎(chǔ)就是要辨識地形復(fù)雜程度，風(fēng)電朝造假受影響最大的就是受周圍的地形的起伏影響最大，如果地形很復(fù)雜，像一些山區(qū)，像高原，像西藏這種海拔很高的這些區(qū)域，它的造價也會相應(yīng)的變高。做關(guān)聯(lián)以后再反過來把地形起伏轉(zhuǎn)換成工程造價。這張圖我們?nèi)珖穆肪W(wǎng)圖基本上都能夠滿足葉片還有風(fēng)機的運速條件，主干道路實際上如果做大基地規(guī)劃，如果有一些在西北，比較偏僻的地區(qū)，離主干道路很遠(yuǎn)，要去新建道路，這也會折算到我們造價度電去分?jǐn)偟摹?/div>
我們國家主干電網(wǎng)的分布，基本上能夠滿足我們大基地接入能不能消納，基本上在接入的時候就是這個結(jié)構(gòu)，圍繞現(xiàn)有電網(wǎng)做大基地分布，它離電網(wǎng)距離，離的越遠(yuǎn)我們要自己，這個電網(wǎng)我們已經(jīng)有的如果新建設(shè)一般條線，跟這個成本也是差不太多，跟已有電網(wǎng)連起來，這個線路成本，從這張圖可以給它算出來，這個成本算出來，得到我們子風(fēng)電廠投資建設(shè)，所有的各個方面的成本的匯總，另一方面就是我們算收益，靠天吃飯，首先算風(fēng)速的分布，風(fēng)速分布，我們國內(nèi)現(xiàn)在做到250米風(fēng)速的分布，把這個風(fēng)速分布，我們算出來的，肯定會有誤差，為了彌補誤差，我們用自己集團(tuán)的測風(fēng)塔，實測的數(shù)據(jù)，數(shù)字模擬出來的圖，所以這里邊就要提到我們御風(fēng)系統(tǒng)自己的模塊，測風(fēng)塔的管理系統(tǒng)，這個管理系統(tǒng)，收到我們集團(tuán)里邊，一千來個塔，這些數(shù)據(jù)有在實時觀測，這個數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)自動給它錄入進(jìn)來，包括數(shù)據(jù)的清洗還有篩查，右下腳做玫瑰圖分析都是在自動完成的，清洗過的數(shù)據(jù)，跟數(shù)字模擬結(jié)果圖并在一起做矯正，矯正以后，我們就可以得到一個比較準(zhǔn)確的一個風(fēng)速分布的圖譜，就是我們在做后續(xù)的所有的衍生計算最基礎(chǔ)的一個底子，有了風(fēng)速圖譜，再結(jié)合國內(nèi)主流的廠商的主流機組的功率曲線，總結(jié)CT值的分布，然后再根據(jù)我們平均風(fēng)速的比方說6.5，7.5，等等這幾個分解點，去把風(fēng)速對應(yīng)風(fēng)機，自動選擇機型。有了發(fā)電小時數(shù)，剛才也提到，把成本算出來，到最后的話，用度電成本，比較復(fù)雜的公式，這張圖也不是很全，像我們西藏海拔超過5000米的地區(qū)，平準(zhǔn)華度電成本很低。我們這張圖取了這些彩色的數(shù)據(jù)的邊界，按照0.45，四毛五度電成本，全國火電的電價，最貴的廣東省四毛五，某個地區(qū)平準(zhǔn)化高于四毛五，外送電沒辦法實現(xiàn)平價消納。四毛五也是針對廣東做的，對于全國各個省份來說，每個省標(biāo)桿電價也是不一樣的，這樣的話我們把平準(zhǔn)化度電成本，得到一個生育電價這張圖片在于各個省去開發(fā)大基地，做平價消納，能夠多掙錢。這張圖可以看出來，我們今天沒講那么細(xì)，前面講規(guī)劃的系統(tǒng)，后續(xù)我們把跨省之間消納的這些測算做出來，現(xiàn)在這張圖描述的做省內(nèi)消納，它和開發(fā)區(qū)這么大，如果跨消納可開發(fā)區(qū)會稍微變大一些。
另外一個影響我們大基地開發(fā)的，最主要的因素，限制性因素，風(fēng)能大會呼吁我們同行有機會和國家能夠說上話也是要反映反映，和行業(yè)里面呼吁一下，現(xiàn)在生態(tài)紅線這么換下去，對風(fēng)電行業(yè)打擊還是比較重的。我們看的這張圖都是一些不能夠去做工業(yè)開發(fā)的用地，水域分布就是我們內(nèi)陸的一些河流還有湖泊區(qū)域分布，交通線路，像現(xiàn)在看到我們國家級的自然保護(hù)區(qū)。國家級的自然保護(hù)區(qū)分布并不是很大，還留了很多留白，按照現(xiàn)在國家細(xì)化，我拿到數(shù)據(jù)個個審核，打算畫這個紅線，基本上沒有什么可開發(fā)的地方，全國一片紅，后續(xù)做大基地開發(fā)，要提高這個資源選址還有資源評估的水平才行。在后邊我們開發(fā)因素已經(jīng)開發(fā)掉的風(fēng)電場，今年8月27號國家發(fā)了征求意見稿，水火風(fēng)光儲，源網(wǎng)荷儲兩個一體化，要做后續(xù)的話，國家還是要新能源的行業(yè)往多元開發(fā)多能互補這個角度，這個方向去走，實現(xiàn)突破點，有了需求的話，我們把光伏電站，燃煤電站數(shù)據(jù)收集過來，燃?xì)廨啓C和汽輪機，鍋爐型號，將來做風(fēng)光水火儲是什么情況。
中國小水電站也比較多，像這幾種板塊，調(diào)峰最快的就是小水電站，所以一般還不會說全都關(guān)機。下面我們就介紹一下大基地風(fēng)電場對局地氣候的影響，不可避免的涉及到的問題，這個大基地開發(fā)是我們自己的風(fēng)電場，在園區(qū)20萬的風(fēng)電場，實際上并不是真正的大基地，按現(xiàn)在來看并不是，當(dāng)時做的時候，2萬還是很大的風(fēng)電場。
wrf的方式做的，在模式設(shè)置上，垂直高度層，一公里我們設(shè)了二十層，這樣做了一個加密，后續(xù)的敏感性實驗，把過去的2014年，2016年運行的數(shù)據(jù)和我們模擬所在的數(shù)據(jù)做了相關(guān)，實際上我們現(xiàn)在參數(shù)條件，算出來風(fēng)速相比數(shù)據(jù)還是要小半米一米，一方面，整個模式在選擇這個物理模型參數(shù)的時候有一些偏差，另外更大來源，中尺度算出來風(fēng)速，測出來單點的風(fēng)速，不是一個東西，風(fēng)速是周圍一公里范圍內(nèi)平均的風(fēng)速，測風(fēng)塔單點的風(fēng)速，它倆之間有偏差很正常的，風(fēng)速模擬，時間相關(guān)性是不是夠高，像右邊就是我們觀測，實際上還是比較接近的，對于風(fēng)速比較穩(wěn)定的這個偏差，從左邊大家能看出來，觀測的值中阻，糾偏偏差直接彌補到。另外我們大基地這塊在做精密氣溫模擬的時候，兩者的相關(guān)性是能夠達(dá)到0.96，這樣相關(guān)性比較好，代表我們在模式和實測的過程里邊一致性還是比較有保證。后邊我們底下風(fēng)電場，對風(fēng)電來說最關(guān)心的是風(fēng)速，我們左邊這幾張彩色的圖，各個月份，1到12月份，平均風(fēng)速總體的大小，然后右邊就是我們建風(fēng)電廠和沒有間風(fēng)電場的區(qū)別，越藍(lán)的地方我們建風(fēng)電場以后這個地方區(qū)域風(fēng)速衰減的程度，然后紅顏色就是它的周圍比較遠(yuǎn)的地方風(fēng)速有可能受風(fēng)電場擠壓會增加。建了風(fēng)電場以后對氣候的影響是比較大的，風(fēng)小的月份影響比較小，影響比較大的到0.2米美妙，是在風(fēng)電場的周邊，不是在核心，在核心會到0.5，更大一些。另外對氣溫的影響也是，我們對周圍氣溫的影響，幾乎包括對風(fēng)電廠本地的氣溫因素影響，可以忽略不記的，對一個20萬千瓦的風(fēng)電場，但是這個氣溫的偏差，它從長期來看也會稍稍引起降水其他的氣象要素的區(qū)別，但對我們風(fēng)電來說比較關(guān)心的還是，風(fēng)速，我們六七月份濕度比較大，建風(fēng)電場，因為對風(fēng)有遮擋，擋住我們水系輸送的總量會稍稍下降，這樣導(dǎo)致我們當(dāng)?shù)氐臐穸纫矔陆担潜憩F(xiàn)的并不會特別明顯，降水相應(yīng)來講有減少，我們8月份月均減少2毫米，稍稍會有些區(qū)別，不會像其他行業(yè)黑風(fēng)電的時候，風(fēng)電把風(fēng)擋住不會有那么大的影響。
后面我們就簡單做一下案例分享，我就講一下烏蘭察布做的項目，實際上烏蘭察布最開始規(guī)劃的時候，并不是單獨烏蘭察布一個，它實際上把烏蘭察布和張家口風(fēng)電基地并到一起送到河北，主要考慮這兩個基地因為空間上有距離，所以對電網(wǎng)沖擊連在一起，可以一定程度降低在受端電網(wǎng)的沖擊，當(dāng)時我們掌握的數(shù)據(jù)，橫軸是時間，縱軸測風(fēng)塔塔號，后邊做的時候通過潛逃技術(shù)，把測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，插補和延長，到全期就基本上從2008年到2010全覆蓋。不管平臺還是山區(qū)通過當(dāng)?shù)氐貥?biāo)去倒算每個測風(fēng)塔對周圍概率分布，離得越近代表性就越強，藍(lán)顏色的這個區(qū)域，它紅心那一塊，紅顏色代表測風(fēng)塔當(dāng)?shù)卮硇詮姷膮^(qū)域，藍(lán)顏色代表性弱，選的邊界上基本上風(fēng)素誤差控制3%，平均來說控制在3%，測風(fēng)塔代表邊界，通過這些我們把其他的測風(fēng)塔，因為這里邊在規(guī)劃的時候，是拿到舊的測風(fēng)塔，工程在實踐的時候，這樣我們通過測風(fēng)塔代表性，沒有被測風(fēng)的區(qū)域我們多觀測區(qū)域。涉及到比較重要，宏觀尾流，像這個風(fēng)電場就是我們?yōu)跆m察布開始規(guī)劃的三塊基地，最中間的幸?；剡@一塊，藍(lán)顏色的就是風(fēng)速降低的這個區(qū)域，紅顏色就是受風(fēng)電場阻擋擠壓?？傮w來看在大基地核心的話，它的風(fēng)速衰減很正常，其他的集團(tuán)廠商協(xié)助做大基地，大基地開發(fā)起來不是像幾十萬的小風(fēng)電場，風(fēng)機布的特別密，風(fēng)機和風(fēng)機之間是沒有足夠的緩沖區(qū)緩沖這個尾流，確實對當(dāng)?shù)貧夂蜃兂捎绊憽?/div>
另外要做的，最核心的出力特性的分析，出力特性要著重看烏蘭察布是680風(fēng)電場，外送的600萬還是建多少，削峰能損失多少電。現(xiàn)在這兩張圖最上面那張圖烏拉插補，最下面是張家口，上網(wǎng)容量滿且超過85%當(dāng)時是，再往上的話，出現(xiàn)概率是很小的，風(fēng)機有利用率，一般我們場上承諾95%，利用率高溫處出現(xiàn)的紀(jì)律比較大，有一個風(fēng)速一下吹到二十多米，30米，全場好多風(fēng)機停掉了，這種情況下，我們現(xiàn)在算的是84%，我們湊個整，當(dāng)80%，我們480萬的外用通道，把六百萬的所有電都輸送，損失掉的這一塊小三角形面積，占總面積百分比的發(fā)電量，我們削峰的損失，我們在投大基地，投資很大的項目的時候，做一個工程上的優(yōu)化，不應(yīng)該指望把600萬風(fēng)電場發(fā)的所有電都送出去，送多少電，它的總投資之間找到一個平衡，為了找這個平衡，我們做的出力特性分析的主要的目的，也有些月度分布和日分布變化的規(guī)律，對我們投資來說是比較次要的分析。
然后另外一個烏蘭察布和張家口，烏蘭察布風(fēng)比較大，張家口風(fēng)沒有烏蘭察布那么高，出力比較高的區(qū)域，白顏色的概率密度比較低，我們損失5%的削峰的電量，80%降到60%，80%降到70%，張家口損失5%，80%降到60%，最右邊小三角張家口那三角從右邊是比較尖，可以同樣面積向左讓得更多，另外一點烏蘭察布，削峰的時候損失比較大。這個時候它最右邊的這個峰值的概率它的概率密度就變小了，主要還是張家口和烏蘭察布在空間上有一個距離，不太可能它倆都大風(fēng)，那種概率是比較小的，這樣通過異地跨區(qū)域連接起來，能達(dá)到出力特性。 后面主要是出力特性對電網(wǎng)沖擊的東西。謝謝大家。
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