2019年3月并網的天津濱海分散式風電項目,不僅成為充分利用當地良好風能資源的成功案例,更重要的是,該模式為工業園區業主,特別是高耗能行業引入風電起到了示范作用,證明了分散式風電已經具備在園區部署的條件,用以降低用能成本,推動能源結構調整,實現可持續發展。
分散式風電,為工業園區帶來能源服務新模式
文|《風能》雜志葉無極
陸上集中式風電(包括大基地)、分散式風電和海上風電被稱作拉動國內風電規模化發展的“三駕馬車”。如今,陸上集中式風電早已成為主力,海上風電發展依舊火熱。相比這兩者,分散式風電的規模仍較小,但它也擁有獨特的優勢。
不僅有著建設周期短、開發方式更為靈活等特點,初步擺脫經濟性及技術限制的分散式風電還屢遇發展良機。一方面,“千鄉萬村馭風計劃”、《能源領域深化“放管服”改革優化營商環境實施意見》、《加快農村能源轉型發展助力鄉村振興的實施意見》等利好政策紛紛出臺;另一方面,傳統能源企業積極進行轉型發展,尋求更多新能源電力的使用。
對于大多數企業而言,清潔電力直接交易通道推出時間不長,如何實現電力脫碳卻成為企業最迫切的需求。而工業園區正是節能減排的重要應用場景,在此機遇下,部署分散式風電機組成為了企業脫碳的突破口。
為降低火電使用比例,中國石化潤滑油有限公司潤滑脂分公司(下稱“中國石化潤滑油”)與新疆金風科技股份有限公司(下稱“金風科技”)開展了清潔能源開發合作,共同完成天津濱海分散式風電項目,在位于天津濱海新區的工廠內安裝一臺2兆瓦風電機組,另外還有756千瓦太陽能光伏。
濱海分散式風電項目所在地區,100米高度的年平均風速約為5.5~6.5米/秒;測算顯示,風電年利用小時數可達2300~2600小時。可見,這一地區具備良好的分散式風電項目開發條件。
濱海分散式風電項目于2017年8月獲得天津市濱海新區發展改革委核準,采用“自發自用、余電上網”模式,2019年3月正式并網,成為金風科技在天津的首個兆瓦級分散式風電項目。
其實,對于像中國石化潤滑油這樣剛接觸新能源的企業來說,盡管認可風電這一清潔綠色能源形式,但最初也存有兩大擔憂:一是對安全性的顧慮,59.5米長的葉片在100米高的高空長時間旋轉,是否會存在安全隱患?二是,由于生產要求,工廠對用電質量要求很高,如果使用風電、光伏進行電能替代,是否會對用電負荷產生影響?
事實上,一般情況下,整機商會根據當地的風能資源水平,將年平均風速、湍流強度、極端風速、極端氣候條件等機組安全參數考慮在內,確保安全性和經濟效益,還會進行“整機適應性載荷分析”,表明該機型在規劃區域(風能資源極端條件下)可以安全穩定運行。
金風科技全資子公司天誠同創天津公司負責人朱振向《風能》介紹,針對濱海工業園的風電機組安裝,團隊更是做足了準備工作。建設過程中,將作業平臺增高,在圍墻和廠房的高度之上進行機艙和葉輪的組裝、吊裝。這種方式雖然對工程車輛規格提出了更高要求,但從實際效果來看,未對周邊設施產生影響。
至于噪音、光影方面,通過軟件進行聲、光仿真分析,在葉片加裝鋸齒尾緣、消聲器和“隔音屏障”,很好地消除了噪音影響。在當地大風天氣、風電機組滿發運轉的情況下,近距離也只能聽到很小的聲音。對周圍辦公區同樣從建筑設計的角度進行了升級,達到了透光不透影、美觀又實用的效果。
更重要的是,所用機組的載荷標準是按照當地50年一遇的最大風速來進行強度設計的,再加上自保護系統、現場+遠程雙人操作、加熱除冰等設備的支持,從源頭上杜絕了機組本身、天氣原因或人為誤操作等帶來的安全問題,用切實可行的方案證明了機組在園區內運行的安全性。
針對風電是否會影響工廠電能質量的擔憂,事實上,風電機組發出的電量電壓始終穩定在690V,電能質量優越。風電機組自發無功功率,對廠區負荷不會產生波動。大電網也會向廠區供電,不會導致廠區出現斷電情況。同時,風電的變流器能夠通過濾波器將電能“雜質”幾乎全部屏蔽,一定程度上改善電能質量。
不可否認,這是一臺濱海園區“定制版”風電機組,其成本自然也會有所上升。但從實際效果來看,它帶來的收益遠遠大于成本的增加,實現了多方共贏的局面。
中國石化潤滑油的數據顯示,在安裝了風電機組和光伏設備后,公司平均每年用電量為1300萬千瓦時,其中,風電和光伏發電合計實現綠色電力替代580萬千瓦時,占總用電量的45%。經排查,公司每年的碳排放量約為1.8萬噸,風電和光伏項目合計減少二氧化碳排放4850噸,占總排放量的26%。在經濟效益方面,風電和光伏每年可以為公司節約電費約53萬元,節省購碳指標約13.58萬元。
天津濱海分散式風電項目采用的“自發自用、余電上網”模式,所發的電量不僅能夠滿足企業自身將近一半的生產用電需求,將園區的綠電比例提高到全年用電量的38%以上,當生產用電負荷小的時候,多余的清潔電能更是可以輸送到大電網,為天津市民的生產生活所用。
除了提供綠色電力,金風科技還通過綜合能效平臺實現了水、電、氣等的可視化、數字化,在進行統一監控和精細化管理后,讓能源消耗下降了5%。
濱海分散式風電項目可被視為積極響應國家能源局《關于加快推進分散式接入風電項目建設有關要求的通知》,充分利用濱海新區良好風能資源的成功案例。更重要的是,該模式為工業園區業主,特別是高耗能行業引入風電起到了示范作用,證明了分散式風電已經具備在園區部署的條件。
“與在土地面積相對廣闊、人員稀少的地區開發集中式風電場相比,在工業園區開發分散式風電項目的建設有三點尤為重要,一是要提前進行專業的方案設計,將所有風險考慮在內;二是通過我們過往的經驗積累與成功案例,打消參與各方對在設施附近安裝風電機組的顧慮;三是要有包括風電機組制造、建設、運維等在內的全產業鏈作為支撐。”朱振向《風能》表示。
值得一提的是,在位于北京亦莊的金風科技全球總部,以風電為代表、更具環保與低成本優勢的分布式能源,正日益成為社會、園區用能補給的一種新興形式,使其成為了中國首個可再生能源碳中和智慧園區。
作為尚未完全發揮出潛力的一種風電開發模式,越來越多的地方開始出現分散式風電的身影。例如,天津港零碳碼頭智慧綠色能源系統同樣采用了分散式風電和光伏發電,正在釋放出良好的經濟社會效益。
發展分散式風電是我國優化能源結構、實現能源轉型的戰略選擇,隨著風電企業繼續探索分散式風電的應用發展路徑及商業運營模式,可讓更多的企業、園區、城市降低用能成本,推動能源結構調整,實現可持續發展。