撰文 | 維小尼

編輯 | Tang

→這是《環(huán)球零碳》的第1211篇原創(chuàng)

今年第11號臺風(fēng)“摩羯”再給我們上了一課，面對氣候變暖導(dǎo)致的極端天氣，人類那些五十年、百年一遇的設(shè)計標準和各種國標、行業(yè)標準，越來越不夠用了。

在這次“摩羯”臺風(fēng)登陸的海南省文昌玉蘭灣附近，有五六臺風(fēng)電機組被折斷。這些風(fēng)電機組項目全部采用抗臺型風(fēng)機，從風(fēng)機規(guī)格來看，其項目為50年一遇最大風(fēng)速為50m/s；21449#測風(fēng)塔100m高度15m/s；湍流平均值為0.11。需采用IEC IC以上級別或滿足條件的IEC S級風(fēng)機。

50年一遇，符合IEC（國際電工委員會）標準，為何會導(dǎo)致批量風(fēng)機倒塌？是標準不夠用？還是低價競標導(dǎo)致相關(guān)配置出現(xiàn)問題？又或者是面對極端天氣的應(yīng)急預(yù)案有更多提升空間？

圖：文昌風(fēng)電場招標要求。

01

50年一遇，還沒發(fā)電就遇到了

據(jù)第一財經(jīng)和每日經(jīng)濟新聞等媒體報道，這個項目的大體情況是，文昌風(fēng)電場一期最初建成于2008年，是海南省“十一五”重點工程，也是海南第一個大容量風(fēng)電項目。在改造升級前，該項目共有34臺風(fēng)機，總裝機容量為52.5MW（兆瓦）。

目前，該風(fēng)電場正在進行“以大代小”增容改造項目。文昌風(fēng)電廠“以大代小”增容改造項目是海南省首個陸上風(fēng)電場改造升級項目，擬拆除原有除#27、#33風(fēng)機外的32臺風(fēng)機，在拆除風(fēng)機點位以外選址新建16臺6.25MW抗臺型風(fēng)機，總?cè)萘吭鲋?04MW。

這次被臺風(fēng)折斷的風(fēng)電機組大概有五六臺。項目還在擴建當中，目前還沒有發(fā)電。

另有業(yè)界人士向媒體表示，擬新建的16臺6.25MW抗臺型風(fēng)機，項目已吊裝了13臺，計劃今年10月完成。一臺6.25MW抗臺型風(fēng)電機組總造價上千萬元。

這個項目此前是文昌玉蘭灣的一道風(fēng)景線，很多游客喜歡到這里打卡拍照。

這次改造升級，沒想到還沒完工，就遭遇“摩羯”這一最強臺風(fēng)。

盡管項目招標風(fēng)機規(guī)格為“50年一遇最大風(fēng)速為50m/s?！?，但仍低于“摩羯”登陸時中心附近最大風(fēng)力。這次摩羯臺風(fēng)登陸距離項目最近距離僅為7公里，最大風(fēng)力可能達到了83米/秒以上，超過了招標的要求，也遠超《GB/T 31519 臺風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機組》中風(fēng)電機組抗臺標準要求。

臺風(fēng)“摩羯”是繼2014年“威馬遜”（70米/秒，17級+）之后登陸中國最強，也是建國以來登陸中國大陸地區(qū)的最強秋臺風(fēng)。

所以，世界風(fēng)能協(xié)會副主席、中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖對媒體表示：“這次真是天災(zāi)，沒辦法。一是這次臺風(fēng)太厲害，是歷史上也少見的極強臺風(fēng)。二是機組還在施工中，沒有正式投運，也是主要原因?！?/p>

為什么沒有投運也是主要原因呢？因為風(fēng)機沒有通電，機組偏航、變槳等抗臺風(fēng)策略沒法運行。

文昌玉蘭灣風(fēng)場沒推毀前，是一道風(fēng)景。

來源：風(fēng)電世界

02

國際標準和國內(nèi)標準為何不夠用

從客觀原因看，天災(zāi)確實是主要原因。但是，面對這種極端氣候，我們就沒有辦法嗎？或者遇到類似天氣，就必然會發(fā)生這類悲劇嗎？

其實也不是必然。

因為在這次臺風(fēng)襲擊中，就有一些附近的風(fēng)機沒有倒塌，也有一些深遠海的風(fēng)機也抵抗住了臺風(fēng)的襲擊。

這說明，光從規(guī)格看，一句“抗臺型”風(fēng)機設(shè)計，以及可以抗多少等級的風(fēng)力是不夠的，還要看風(fēng)機各個部件的參數(shù)是否匹配。同樣是抗臺風(fēng)，同樣是50年一遇的設(shè)計，技術(shù)參數(shù)是可以不一樣的。

既然2014年已經(jīng)發(fā)生過“威馬遜”這樣超過17級的臺風(fēng)，風(fēng)速也達到過70米/秒。甚至1969年登陸汕頭的第三號臺風(fēng)的平均風(fēng)速達到過75米/秒。而這次在海南登陸的摩羯臺風(fēng)，登陸時平均風(fēng)速為68米/秒，沒有超過1969年的臺風(fēng)。從理論上看，業(yè)主方的風(fēng)機選型應(yīng)該按最大可能臺風(fēng)強度設(shè)計的。

當然，這里說的是平均風(fēng)速。如果考慮到不同時點，臺風(fēng)的不同部位和階段，風(fēng)力的破壞是不一樣的。

臺風(fēng)影響階段中，包括臺風(fēng)前部外圍階段、前眼壁階段、臺風(fēng)眼階段、后眼壁階段和后邊緣階段。其中，臺風(fēng)眼階段的影響幾乎不會對海上風(fēng)力機的安全性能產(chǎn)生影響。但臺風(fēng)眼壁階段對風(fēng)機的沖擊就很大。

Hao Wang，Tongguang Wang等人在Renewable Energy雜志發(fā)表的論文就認為，基于IEC設(shè)計風(fēng)條件計算的臺風(fēng)外圍影響具有60%~90%的安全裕度。因此，即使在受到一些臺風(fēng)影響的情況下，一些海上風(fēng)電場仍能繼續(xù)運行。然而，這并不意味著它們的結(jié)構(gòu)安全性達到完全可靠的水平。比如，6MW海上風(fēng)力機在臺風(fēng)眼壁沖擊下的響應(yīng)明顯超過了IEC設(shè)計工況的計算值，增量超過35%。

這些數(shù)據(jù)表明，即使考慮了一定的安全系數(shù)，也無法涵蓋臺風(fēng)引起的響應(yīng)。

所以，對于IEC（國際電工委員會）和國標《GB/T 31519 臺風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機組》，技術(shù)標準需要一定的寬裕量，才能應(yīng)對頻繁的極端天氣。而且在選址上也非常講究，在臺風(fēng)經(jīng)常登陸的地方，是否真的適合建風(fēng)場？需要重新考量。

03

應(yīng)急預(yù)案也非常重要

臺風(fēng)是地球上破壞力最大的自然災(zāi)害之一。在我國，復(fù)雜惡劣的海洋環(huán)境下，臺風(fēng)對海上風(fēng)電機組的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性影響巨大。

經(jīng)過這么多年的認識和積累，對臺風(fēng)的規(guī)律性已有一些掌握。在我國近2萬公里的海岸線上，風(fēng)能資源最多的省份均位于臺風(fēng)活躍區(qū)。沿海最易受超強臺風(fēng)侵襲的地區(qū)包括廣東、海南、臺灣、浙江和福建等地。

臺風(fēng)對海上風(fēng)電機組的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性構(gòu)成威脅，嚴重的葉片損壞、塔架倒塌、基礎(chǔ)傾覆等事件時有發(fā)生。所以，很多進軍海上風(fēng)電的風(fēng)機制造商，都有自己的殺手锏和秘籍。

除了技術(shù)方面外，對極端天氣的預(yù)測，以及做好相關(guān)預(yù)案也非常重要。比如文昌這個項目，既然風(fēng)機沒有通電，機組偏航、變槳等抗臺風(fēng)策略沒法運行，那提前準備好備用電源，是否就可以避免悲劇的發(fā)生？

氣候突發(fā)情況肯定意想不到，但抗災(zāi)的同時防災(zāi)減災(zāi)才尤其重要，未來，像暴雨內(nèi)澇、山洪暴發(fā)、高溫干旱、寒潮冰雹等自然災(zāi)害會越來越頻繁，這對風(fēng)電和光伏等新能源的布局和投資，提出了更高質(zhì)量要求。

但不管是標準的提高，還是技術(shù)參數(shù)以及各配件的高質(zhì)量要求，還是備用電源的配套，甚至塔筒材質(zhì)的要求，每一個細節(jié)都需要提高報價，品質(zhì)除了產(chǎn)業(yè)鏈管理和技術(shù)創(chuàng)新外，也需要用金錢做保障。

現(xiàn)在風(fēng)機整機價格一降再降，風(fēng)電行業(yè)面臨嚴重的“低價惡性競爭”，業(yè)主開發(fā)商又喜歡以低價選擇中標者，以省去各種審計要求，這其實埋下了整個行業(yè)惡性競爭、劣幣驅(qū)逐良幣的后患。

世界風(fēng)能協(xié)會副主席、中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示，目前，在風(fēng)電項目的風(fēng)電機組招投標中，年度加權(quán)平均中標價以及大量單個項目中標價，都已經(jīng)低于風(fēng)電機組的成本。

以6.25MW機型（不含塔架）為例，其直接材料（僅考慮構(gòu)成整機的各種部件，包括葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承等，以及構(gòu)成整機的主要材料，包括電纜、高強度螺栓、潤滑油/脂等）成本約為1200元/千瓦，直接人工成本、制造費用、質(zhì)量控制成本、物流成本約為200元/千瓦，在不考慮研發(fā)成本、營銷和銷售成本、管理費用、間接費用、環(huán)境與社會責(zé)任成本的情況下，機組成本已接近1400元/千瓦。

而中國陸上風(fēng)電機組（不含塔架）的加權(quán)平均中標價已經(jīng)從2012年的4000元/千瓦，降至2023年的1500元/千瓦，2024年1—7月進一步降到1400元/千瓦。部分項目的風(fēng)電機組招投標價格甚至低于直接材料成本。

業(yè)界呼吁，在低價惡性競爭中，產(chǎn)品銷售價格低于成本價，生產(chǎn)者無法獲得利潤，背離了市場價值規(guī)律和基本的商業(yè)原則，扭曲了價格機制，對風(fēng)機產(chǎn)業(yè)的長遠健康發(fā)展是巨大傷害。

只有良性競爭，才是各行各業(yè)創(chuàng)新活力的源泉。希望站在新十字路口的中國風(fēng)電行業(yè)，迎來新的重生。