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智能技术促进分布式风电发展

来源:中国电力新闻网 作者:秩名 2018/10/12 15:33
  导读:
  ◆ 借智能技术之东风 分布式风电即将燎原
  ◆ 分散式风电从“破冰”走向“融冰”
  ◆ 新能源造就山东好“风光”
 
  借智能技术之东风 分布式风电即将燎原
  从高速发展的起步阶段,到屡创全球记录的低风速阶段,至2017年全国首个分布式风电项目在江苏江阴投运,已过而立之年的我国风电产业迎来了第三次变革--分布式时代已拉开帷幕。
  日前,在江苏江阴举行的2018世界物联网博览会分论坛--物联网与分布式能源高峰论坛上,远景能源现场首发第一代分布式智能风机新产品与《分布式风电白皮书》印刷版,在分布式风电的智慧探索与物联网技术应用上,为行业提供了值得借鉴的智能方案。
  政策利好 技术革新
  中东部分布式能源装机量将明显提升
  2018年4月,国家能源局下发《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》,加快推进分散式风电发展,完善其管理流程和工作机制;5月,能源局又在《关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》中提出,分散式风电项目可不参与竞争性配置,逐步纳入分布式发电市场化交易范围。
  多年来一直踟蹰前行的分布式风电,终于迎来发展良机。在政策支持下,分布式风电将在2018年底到2019年实现装机量提升。据业内专家预测,2018年中国分布式风电的新增装机容量将在1到2GW之间 。
  随着“三北”地区可再生能源的消纳问题,风电开发布局向中东部和南方地区转移。中国工程院院士、原副院长杜祥琬认为,在中东南部地区大力发展分布式风电,可优化用电结构。“在东部将分布式风电和分布式光伏的潜力充分挖掘出来,利用物联网技术与其他能源进行互补,不足部分再由西电东送,对中国能源结构产生非凡影响。”
  而中东南部可开发风资源和可利用土地减少,以及中东南部人口密集区所带来的安全和噪音挑战,风机设备制造企业靠成本和规模这两大优势形成的竞争力难以为继,技术创新是唯一选择。
  与集中式风电相比,分布式风电单项目规模小且布局分散,管理需更加智能化。2017年底,全国首个分布式风电项目在江苏江阴投运,出口电压10千伏的中压风机直接接入配电网,所发电量自发自用、余电上网,打破了内陆城市人口集中区域不可开发风电的传统认知。该项目采用远景能源140米钢塔筒EN-131/2.2MW智能风机,单台风机年发电量可达500万度以上,每年可为企业节约电费至少20万元,大幅降低了企业用电成本。与此同时,每10万千瓦分布式风电全生命周期可减少煤炭使用约120万吨,减排二氧化碳400万吨。真正实现“绿水青山就是金山银山”的发展理念。
  从“分散式”到“分布式”
  智能风机联姻物联网可期收益最大化
  与“分散式”不同,远景此次发布的亮点在于“分布式”。“以往的‘分散式’开发方式与设计思路跟集中式基本一致,只是规模较小,没有用电主体,可以全额上网。而‘分布式’要绑定用户主体,实现‘自发自用,余电上网’,直接面向不特定的区域内用户参与电力交易,符合远景对于分布式和碎片化能源的定义。”对于一字之差的“分散式风电”与“分布式风电”,远景能源副总裁兼首席产品技术官王晓宇作出解释。
  除了绑定用户主体,分布式智能风机在各项性能皆表现优异。
  在江阴保税区分布式风机项目建设基地,一台台色彩明快的“高颜值”风机正在徐徐运转,为这座工业重镇输送着源源不断的清洁电力。“智能分布式风机不仅要考虑到与城市规划有机结合,还要考虑到附近建筑群空间的组织、色彩、地形和自然环境,要与城市和美好生活紧密融合。” 王晓宇对记者说。
  不仅有外在,内在同样重要。相对于集中式风电选址偏僻远离人群,分布式风电一般地处人口密集区域,对最为核心的“安全性”提出了最严格的要求。“智能风机必须用智能技术彻底杜绝倒塔、叶片甩落等恶性事故发生的可能性,将安全技术标准提升至航空等级。基于先进传感与人工智能技术的安全状态直接监控防护,确保分布式风电绝对安全、环境友好、省心高效。”王晓宇说。
  在碎片化能源时代,分布式风机无法同集中式风机一样,用集中化的方式来管理,分布式风电倒逼电网进行调度和运行机制的变革。物联网、大数据技术将广泛应用于智能电网,渗透到电力生产、输送、消费、管理的各个环节,实现电网运行管理的互联互通。
  为了适应碎片化能源时代的需要,远景将能源物联网应用到能源领域,打造了业界首个能源物联操作系统,有效打破了分布式风机与分布式光伏,楼宇、工厂、园区间的信息壁垒,协同管理各垂直能源系统,实现各类能源的综合管理,并基于平台上的发电与负荷预测,需求侧响应等高级应用,可为分布式能源各参与方实现电费收益的最大化。
  “目前,远景已经拥有了全球最大的能源物联操作系统,整合包括气象数据、发电数据、用电数据、电网数据在内的各类数据源,连接超过5000万个智能设备,协同管理着100GW的全球能源资产。”远景集团创始人兼CEO张雷说。
  政策暖风频吹 掣肘因素犹存
  分散式风电从“破冰”走向“融冰”
  分散式风电是可再生能源的新兴业态,是分布式发电的有机组成,也是市场化交易的有效载体。在风电竞争性配置资源和加速驶向“平价时代”的大背景下,分散式风电的优势进一步凸显。最近,一连串的行业论坛都将分散式风电列为最重要的议题,显示出业内对这一产业发展趋势的共识。
  有分析认为,今年将成为分散式风电的发展元年,但也有业内人士对这一说法持谨慎态度。“只有装机量爆发了,才能真正称得上产业发展的元年。而目前来看,虽然主管部门积极引导,相关企业大力推动,但仍面临项目落地难、政策待细化等种种掣肘因素。”一位业内人士说。
  当前,最重要的是要架设一座桥,帮助产业跨越现实的鸿沟,抵达分散式风电的“希望田野”。
  分散式风电不是集中式风电的小型化
  不久前在扬州举行的中国中东南部分散式风电开发研讨会上,江苏省能源局局长杭海表示,分散式风电是加快风电平价上网的重要模式。分散式风电可采用自发自用、余电上网的模式,上网电量由电网企业按照陆上风电标杆电价收购,分散式风电已率先实现风电用户侧平价上网。
  数据显示,2011年—2016年,我国陆上集中式风电项目并网122.5吉瓦,分散式风电项目占比不到1%。欧洲分布式风电数据显示,德国陆上风电累计并网50.8吉瓦,其中分布式风电占比90%以上。截至2017年底,德国全国单位国土面积风电装机为155千瓦/平方公里,其中4个州突破了200千瓦/平方公里,而我国中东南部各省份中,如湖南、湖北、浙江、安徽等地已并网容量都不到20千瓦/平方公里,潜力有待挖掘。
  据杭海透露 ,目前江苏省分散式风电已核准2.6万千瓦,并网规模达1.1万千瓦。统计显示,2017年以来,我国已有15个省份下发关于分散式风电规划建设的通知,规划总容量超过9吉瓦。
  “近期一系列政策释放出两个信号:一是风电正走向市场化,竞争资源配置;二是加速平价上网。分散式风电项目可不参与竞争性配置,逐步纳入分布式发电市场化交易范围,这将进一步激发分散式风电开发热情。”在2018第十一届中国(江苏)国际风电产业发展高峰论坛上,中国农业机械工业协会风力机械分会副秘书长余春平说。
  在洁源新能投资有限公司总经理鱼江涛看来,分散式风电不是集中式风电的小型化、微型化,分散式风电意味着开发模式的巨大转变。这对于微电网建设和其他分散式能源融合发展具有积极作用,是推动分散式可再生能源发展的新模式、新挑战。
  需要政策、技术、商业模式创新
  去年以来,国家能源局等主管部门接连出台政策,推动简化审批流程,为分散式风电“松绑”。但是,国家层面的引导如何转化成推动产业发展的细化措施,仍有待地方做好具体的政策衔接。
  远景能源副总裁田庆军认为,目前分布式风电发展突出问题在于,政策上核准流程繁冗、电网接入细则不清晰且接入容量有限,项目开发上流程不畅,产品、技术没有树立行业标准,商业盈利模式不够清晰。需要推进政策创新、技术创新、商业模式和合作模式创新。
  “实现分散式风电规模化发展最为关键的因素在于政府能否推出具体落地的简化流程规范,在操作上支撑分散式风电项目。分散式风电发展需要地方政府提供一站式服务予以支持,降低项目获取和判断难度,激励投资商、开发商的意愿。”明阳智能总工程师贺小兵说,“分散式风电规模化发展面临的第二大难题是电网接入,分散式风电开发商与电网公司间的交流太少。如果这两大难题不解决,分散式风电就难以迎来真正的爆发点。”
  金风科技董事长助理兼集团市场总监侯玉菡用“颗粒度”这个词来形容分散式风电给整个产业链带来的改变。当风电从集中式走向分散式,无论是对行业政策、产业规划的制定,还是对项目开发、流程设计的再造,或是对整机商整体解决方案的创新,其要求都是越来越细。
  在中国可再生能源学会风能专委会秘书长秦海岩看来,风电产业的主要矛盾已经发生了变化。10年前的主要矛盾是风电成本太高,用不起;现在的主要矛盾是一些体制机制不适应产业的发展、配套设施不健全。而对于分散式风电这一新业态来说,这一矛盾显然更加突出。
  田庆军表示,要通过实践打破项目部门核准“条块”壁垒,建议地方政府简化核准手续,通过核准承诺制、一站式服务、县域打包核准,帮助企业降低开发前期工作的成本;同时要重塑开发流程,以有效适应分布式风电项目开发和运营现实。在商业模式和合作模式创新上,最关键的一点在于利益共享,风电开发商和整机商不再是简单的风机设备买卖关系,而是更持久的战略合作伙伴。
  更考验整机商专业服务能力
  华能新能源股份有限公司副总经理张晓朝从2009年开始探索分散式风电项目。“当时,大家都在搞集中式风电,我感觉很孤单。做行业交流的时候,别人听到分散式风电都是一头雾水。现在越来越多的企业参与进来,更坚定了我对分散式风电前景的信心。”张晓朝说。
  作为先行者,张晓朝有诸多切身感受。他认为,分散式风电更要注重规划。这不仅指摸清当地的风资源,更是要结合整个地方的区域经济的发展做出规划。这样,才能使分散式风电项目与地方形成更紧密的利益共同体。
  上海电气风电集团副总工程师马文勇表示,在规划和设计阶段,分散式风电要完成“五找”,即找网、找风、找地、找解决方案、找资金。
  贺小兵则认为,分散式风电项目开发将由传统的资源竞争转向负荷竞争,负荷是开发分散式风电项目全生命周期的关键点之一,要优选工业负荷。
  除了外界条件的影响,分散式风电对核心设备的风机也提出了不一样的要求。
  不是所有的风机都适合在分散式场景中应用。在远景能源副总裁兼首席产品技术官王晓宇看来,传统集中式风电的投资开发,首先关注的是收益率,在符合传统产品标准的基础上,开发商一定会选择收益率最高的风机。但当风机进入到城市等分布式应用场景时,传统意义上的风机产品标准就会发生变化。对于分布式风机而言,最重要的指标是安全性。第二,是降噪,实现极致静音。第三,是电网友好。只有做到这些,风机才能真正成为风景。
  而在分布式的场景下,风机和风场的边界将模糊化,每一台分布式风机都可能成为一个分散式风场。购买专业化服务将成为必然。这要求整机商不仅要提供风机,更要提供解决方案和专业服务。
  鱼江涛表示,多元化投资将成为分散式风电发展的新常态。未来,园区风电、社区风电、农庄风电等新形式将会涌现。购买全生命周期的专业化服务,真正做到投资人和管理人分离,将成为主流。
  贺小兵建议,分散式风电的开发宜遵循“政策上许可、技术上合理、经济上可行”的原则,“政策许可”主要由政府把关,“经济可行”“技术合理”则主要依靠设计院和主机厂。鉴于主机厂多年来带方案做项目的经验,且均建设有自己的设计院,如果在项目正式报批之前与地方政府建立合作关系,联合完成项目规划工作,有助于政府有序管理;全区域规划后,政府划片进行招商,实现“统一规划,分批招商,有序建设”,能更好推动分散式风电发展。
  新能源造就山东好“风光”
  风光规模均突破千万千瓦大关 到2020年新能源发电装机将达4400万千瓦
  为提升产业核心竞争力,抢占未来经济和科技发展制高点,加快推进新旧动能转换以及调整优化能源结构,山东省人民政府近日正式印发《山东省新能源产业发展规划(2018—2028年)》(以下简称《通知》)明确,到2022年,该省全口径新能源开发利用占能源消费总量比重提高至9%左右,新能源发电装机容量达到4400万千瓦左右,占省内电力装机的30%左右。
  风、光装机均突破千万千瓦
  近年来,山东省加快推进新能源开发利用,推广应用规模和范围不断扩大,成为全省能源行业发展的突出亮点。
  资料显示,截至2017年底,山东全省全口径新能源开发利用量占能源消费总量的比重达4.3%。新能源发电呈现跨越式发展,发电装机容量达2437万千瓦,占全省电力总装机的19.4%。其中,风电、光伏发电装机容量均突破千万千瓦级,分别达到1061万千瓦、1052万千瓦。
  新能源产业虽取得规模化发展,但发展过程中仍存在一系列问题亟待解决,《规划》大致将其分为以下几个方面。
  首先是山东省新能源产业虽然起步早,但规模总量偏小。目前,由于缺乏可供规模化开发的水电,核电项目也尚在建设,山东全省全口径新能源开发利用占能源消费总量比重仅为5.5%,低于全国8.7个百分点;新能源产业增加值仅占该省GDP的1.5%,远低于江苏、浙江等先进省份的发展水平。
  其次,新能源应用虽然发展较快,但产业带动能力偏弱。《规划》显示,2017年,山东光伏发电装机容量虽跃居全国首位,风电装机容量进入全国前五位,但新能源装备制造产业规模不大,发展速度不快,应用与产业融合度低,产业支撑能力较弱,不能有效满足新能源应用快速增长的需求。
  第三,该省新能源领域企业总量达2400余家,但是大部分企业规模较小,龙头骨干企业不多,带动作用不强,产业集聚效应不够显着。最后是新能源科技创新投入不足,自主创新技术薄弱,导致产业发展层次不高、核心竞争力不强,缺乏制造关键核心新能源装备的龙头企业,缺少具有国际国内影响力的知名品牌,产业产品配套协作能力不强,以基地或集聚区建设为载体的发展格局尚未形成,新能源产业总体上全而不优、多而不强。
  坚持集中与分散式并举 推动产业规模化发展
  按照《规划》,到2022年,山东省全省全口径新能源开发利用占能源消费总量比重提高至9%左右,新能源发电装机容量达到4400万千瓦左右,占省内电力装机的30%左右。
  为了妥善完成上述规划目标,《规划》明确,山东省未来将结合省内资源禀赋和产业基础,以技术创新为引领,加大要素支撑,分类施策,持续推动新能源产业规模化发展。
  具体到风电领域来说,《规划》明确,山东省未来将按照“统筹规划、陆海并举”的原则,围绕山东半岛东部、北部沿海、海上风电带以及鲁中、鲁西南内陆山区风电带,科学有序推进风电规模化发展,打造海陆“双千万千瓦级风电基地”。
  具体到海上风电方面来说,《规划》明确,该省将按照海上风电开发与海洋功能区划、海洋主体功能区规划、重点海域海洋环境保护规划、沿岸经济建设、产业布局等统筹协调的总体要求,开展好海上风电规划修编工作。按照整体规划、分布实施、集约节约原则和统一资源配置、统一开发建设思路,科学有序推进海上风电开发建设,重点支持海上风电项目与海洋牧场等其他开发利用活动融合发展,最大限度发挥海域资源效益。陆上风电方面,在现有工作基础上,适度有序推进风电项目建设。到2022年,全省风电装机容量达到1700万千瓦左右。
  光伏领域来说,按照《规划》,山东省未来将坚持集中式、分布式相结合,积极推进“光伏+”综合开发利用,不断优化光伏发电发展模式,提高光伏发电质量和效益。在与土地利用、生态保护、农业生产等相协调的基础上,利用塌陷地、荒山荒地、滩涂、盐碱地等土地资源,采取统一规划、集中连片、分步实施的方式,实施“光伏+环境治理”,重点打造采煤塌陷地光伏发电基地和黄河三角洲盐碱滩涂地光伏发电基地;利用工业园区以及工业企业、商业企业、公共建筑、居住建筑等屋顶资源,建设一批“光伏+屋顶”分布式发电项目,推动光伏发电就地生产、就地消纳;结合风电项目建设以及设施农业、渔业、养殖业等,建设一批风光、农光、渔光等“光伏+综合利用”项目,促进光伏与其他产业有机融合;探索发展“光伏+交通”等新模式、新业态,开展光伏路面技术研发和试验示范工程建设,推动光伏发电跨行业、跨领域融合发展;积极推进“光伏+技术进步”“光伏+竞价上网”,促进光伏发电技术进步、产业升级、市场应用和成本下降,健全光伏发展市场机制。力争到2022年,该省光伏发电装机容量达到1800万千瓦左右。
  壮大新能源产业 推进大功率海上风电设备研制
  《规划》除了在推动新能源发展规模方面有了明确的部署外,还为壮大新能源装备制造产业方面明确了发展方向。
  按照《规划》,到2022年,山东省新能源产业总产值力争达到7000亿元,产业增加值力争达到2400亿元。
  在未来一段时间内,该省将以青岛、烟台、东营、潍坊、威海、日照、滨州等市为重点,围绕海洋强省战略组织实施和“千万千瓦级海上风电基地”规划建设,加快推进6兆瓦、8兆瓦及以上大功率海上风电设备研制及使用,带动相关配套装备产业发展,建设高端海上风电装备制造基地。支持蓬莱争取国家级海上风电检测基,带动风机制造、海洋装备、技术研发等全产业链协同发展。按照试点先行、有序推进的原则,科学推动海上风电开发建设,支持海上风电与海洋牧场、波浪能、潮流能等融合发展,形成产业发展与推广应用相互配套、协同发展的建设格局。
  与此同时,山东省将立足现有太阳能资源优势和产业基础,发挥济南、青岛等市骨干企业的引领作用,坚持光伏产业和光热产业协同推进,大力研发推广高端、高质、高效技术产品和设备,鼓励配套企业、原料供应企业开展战略合作,协同创新,延伸产业链条,力争形成集上中下游于一体、各环节相互配合、契合度较高的完整产业链条,建立和完善相关工程设计、检测认证及质量管理等产业服务支撑体系,促进太阳能产业整体竞争力提升。到2022年,全省太阳能产业产值力争达到500亿元。
  除推进上述方面外,此次《规划》在清洁能源供暖方面也有所着墨。按照《规划》,结合国家推进北方地区清洁取暖的部署要求,统筹区域内能源资源供应、环境约束、经济承受能力和取暖用热特点,按照宜气则气、宜电则电、宜可再生能源则可再生能源和集中与分散相结合原则,在优先发展集中供热的同时,积极发展电能、地热能、生物质能、太阳能等多种清洁供热,逐步实现供热资源和形式的多元化、灵活性,加快供热领域各类可再生能源对化石能源的替代。力争到2022年,山东全省绿色热力取暖面积占比达到15%以上。
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