5米多風速也有好生意

遠景能源的智能雙模風電機組和智慧風場設計以及風電場協同控制技術，可以突破低風速區域風電開發的邊界，讓更低速的風資源利用成為一門好生意。

風電機組和風電場設計是低風速風電場生意中的兩大風險，前者可以決定這門生意的好與壞，后者可以決定這門生意更好或者更壞。

如果你是風電開發商，而恰好想繼續在低風速區域建風電場賺錢，只是對更低風速的下限有點拿不準；也可能你是投資者，正在為一項低風速風電場投資決策犯嘀咕，投還是不投都讓你猶豫不決。

無論處于哪種情形，不妨看看來自中國規模最大的低風速風電場——安徽來安項目的數據：一個5萬千瓦的低風速風電場項目，造價約4億元人民幣，在平均風速5.5米/秒風況下，年等效滿發小時數超過1800小時，按照國家發改委規定的標桿上網電價（每千瓦時0.61元），該項目年收入超過5490萬元人民幣，項目內部收益率超過10%。顯然，這是賺錢的好生意。

但并非所有低風速風電場項目都有這么好的業績，比如與上述項目相鄰的某個低風速風電場項目，年等效滿發小時數剛超過1500 小時。這樣的業績,顯然是個壞生意。

低風速領域的好生意和壞生意，讓開發商處于兩難的境地，投資多大，擔憂就有多大，但不投資就意味著與戰略性業務擦肩而過，甚至連看得見的未來也失去了。其實，開發商也不必忐忑和糾結，只要看清低風速生意的風險，做好這門生意就不是問題。

低風速風電場項目是個技術致勝的生意，安徽來安低風速風電場的運行實踐證明，風電機組和風電場設計是低風速風電場生意中的兩大風險，前者可以決定這門生意的好與壞，后者可以決定這門生意更好或者更壞。

先來看風電機組。在安徽來安縣，由龍源電力投資的國內首個低風速風電場項目一期2011年1月5日并網發電，開創了在低風速區域開發風電的先河。頗具商業價值的是，該項目裝機容量4.95萬千瓦，全部采用遠景能源1.5兆瓦、87米大葉輪低風速機組，整場發電量業績令人驚喜。

此后，龍源電力加大來安低風速風電場項目投資，二、三期仍采用遠景能源的低風速機組，但在項目四期采用了某廠商的低風速機組以后，一直以來的低風速生意出現了不好的苗頭，項目五期重又采用遠景能源的低風速機組。

數據最有說服力。龍源電力來安低風速風電場項目后評估報告顯示：2012年1月1日至2012年12月31日，在機艙平均風速5.5米/秒的風資源條件下，遠景能源的132臺低風速機組平均年等效滿發小時數1827小時。這表明來安低風速風電場項目一期、二期、三期、五期均是賺錢的生意。

而與遠景能源同型號的某廠商低風速機組，在機艙平均風速5.6米/秒的風資源條件下，33臺機組平均年等效滿發小時數僅為1569小時，比遠景能源的低風速機組發電性能低20%。顯然，這是不能賺錢的壞生意。

那么，遠景能源的低風速機組為何比業內主流機型有超過20%的發電性能，這源于遠景能源業界領先的智能風電機組技術平臺。從理論上講，對于低風速機組而言，由于其額定風速低，若要達到與普通機組同樣的功率輸出，就必須加大葉片以便捕獲更多的風能，但低風速技術絕非簡單加長葉片這么簡單，一味執著于“加大葉片”很可能讓低風速技術陷入誤區。“在低風速地區，并非增加葉輪的掃風面積就能提高風電場的投資回報率，必須使用特殊的低風速控制技術才能獲得好的經濟效益，比如在風電場設計之初就要使用特殊低風速風場選址技術來設計風電機組的布局，并且需要提前模擬低風速風電場系統控制方案，這樣才能保證風電場盈利。” 遠景能源技術開發總監朱博士強調，“這樣做的前提是，要有一個適宜在低風速風電場運行的好機組。”

過去4年的時間里，遠景能源一直在低風速風電領域推進技術創新。最初，這家公司在其“風機載荷控制軟件在環仿真平臺”上驗證了各種控制思路之后，找到了一種特有的“動態最優發電量捕獲算法”和降載核心控制策略，終于在2009年12月成功研制出全球首款針對低風速地區的1.5兆瓦、87米大葉輪風電機組，創造了國內低風速區域風電開發需求。

此后，遠景能源的低風速機組開發進入智能化階段，進而在業界首次提出了智能風電機組的概念，簡單說，就是通過配備一系列先進傳感技術和智能控制算法技術，讓遠景能源的低風速機組成為“能感知、會思考、可以判斷和決策的智能風電機組。”

從來安低風速風電場的實際運行看，遠景能源的智能風電機組比傳統機型能更快速、更全面地感知風速變化、湍流強度、空氣密度以及機組間的尾流效應，并且能迅速做出反饋，以便從風中捕獲到更多的能量。

遠景能源產品開發總監Anders透露，遠景智能風電機組還具備適應環境的動態自學習能力，換句話說，它會通過一個學習模型，準確辨識各種工況，使自己始終處在最優的工作點，充分發掘機組發電量的極致潛能。

有意味的是，遠景能源智能機組的出現可能會讓業界有關在低風速區域直驅技術是否更優于雙饋技術的爭論變得寡淡無味。在Anders看來，不能籠統地談論這兩種技術路線的孰優孰劣，這不是一個非黑即白的問題，否則這兩種技術也不會并存這么多年。

“談到技術先進性，大多數人認為直驅是新技術，雙饋是傳統技術，實際上這是一個誤解，直驅技術問世的時間還早于雙饋技術，只是雙饋技術在后來幾十年的發展中逐漸在世界范圍內成為業界的主流。”Anders說，“成為主流的原因也很簡單，因為雙饋機組在超過額定功率30%以上的工作模式下，其效率顯著高于直驅全功率機組，而在低于30%額定功率下，由于雙饋電機和齒輪箱效率的明顯下降而使其效率低于直驅全功率機組。但在比對兩種技術路線時，有一個事實是很容易被大多數人忽略的：以平均風速5.5米/秒風資源的來安風電場為例，機組工作在額定功率超過30%以上工況下的發電量占全年發電量的80%以上，這也就意味著，即使是在這樣低風速的風資源條件下，雙饋高效是整個風電場發電效能的決定性因素，這也就不難理解為什么這么多年發展下來，雙饋技術發展應用在世界范圍內遠遠超過直驅技術的事實。”

“但是，遠景的智能機組并沒有簡單停留在直驅全功率vs雙饋的二選一上，” Anders進一步補充道：“遠景的智能機組突破了設計約束，實現了雙模智能切換運行模式，也就是說在高風速時段，雙饋的高效運行模式捕獲了全年超過80%的能量分布；在低風速時段30%額定功率工況以下，發電機則通過雙模變頻切換運行在全功率模式，從而使得雙模機組即使在能量占比非常少的低風速時段也取得了接近直驅全功率的運行效率。”

遠景能源的機組之所以能夠實現如此智能的功能，其秘密在于它比傳統機型的控制系統中多出大量的控制代碼，正是這些代碼的作用使遠景低風速機組比業界主流機型高出至少20%的發電性能。來安低風速風電場項目后評估報告顯示，“與相鄰的國內某主流同型號機組進行發電量比較，在風資源條件相似的情況下，遠景能源智能機組的發電量平均高出約24%。”

正如遠景能源風電場設計總監Oliver所言，“如果說風電機組供貨商最終的產品是好的機組，那么風電投資商最終的產品就是一個好的風電場。打造一個好的風電場最關鍵的問題是要為風電場打造一個好的基因。” 做低風速風電場投資，選對了機組就有了好生意的開始，一旦選錯了機組，就選錯了風電場的“基因”，這就給風電場的盈利能力帶來巨大的風險。

決定風電場“基因”的另一個重要環節是風電場設計。也許，一項源自來安低風速風電場項目后評估報告中的數據會讓你“一身冷汗”：“低風速風電場發電量對風速有著很強的敏感性，在風電場設計過程中0.1米/秒的風速誤差對應4%的發電量誤差。”

其實，風電場實際運行年滿發小時數低于可研報告的預計值，一直是風電開發市場的痛點，只是這個痛點在低風速風電場開發中顯得更痛而已。項目后評估報告還顯示，“同一個風電場，相當一部分機位發電量實測值與可研預計值的誤差超過30%，發電能力最好的機組個體，其發電量超出最差的機組個體1倍以上；風電場的尾流實測誤差超過50%。”

顯然，這是低風速風電場微觀選址出了問題。2012年11月28日，大唐江蘇分公司派員到龍源電力來安低風速風電場考察，在其調研報告中稱，“在控制室內，我們可以清晰地看到，同一時間段、同一型號風機的發電功率相差很大，年發電小時數1300小時至2400小時不等，這是風機微觀選址的問題，部分風機選址不合理，導致與可研發電量有較大差距。”報告強調，“在低風速區域，微觀選址的好壞，有可能決定了單個風機甚至整個風電場的成敗。”

遠景能源的設計系統中已經積累了大量低風速項目運行數據與后評估工作獲得的新知識和寶貴經驗，可以應用到低風速風電場設計業務中來，這奠定了遠景能源低風速風電場設計技術的先發優勢。

為何微觀選址問題在低風速風電場表現得更為突出，在Oliver看來，其中一個重要的直接原因在于缺少智慧的低風速風電場設計工具。Oliver解釋說，基于傳統流體模型軟件推算的風資源分布誤差較大，這是因為中國的低風速風電場往往建設在復雜地形區，對于場區內形成的峽谷風、爬坡風、山谷風、海陸風、塘沽風等局部氣候，用傳統軟件推算機位風速可能會導致0.4米/秒以上的誤差，這會對機組發電量造成致命影響。

Oliver提醒，更容易被忽略的風險是，在低風速區域，傳統流體模型軟件推算的湍流、尾流誤差較大，換句話說，低風速風電場機組間的附加湍流、尾流明顯大于傳統風電場，可能導致5%至10%的發電量評估誤差。“正因對傳統設計工具的風險有深刻的認識，遠景能源才在挖掘低風速風電場數據的基礎上，對傳統設計軟件的適用性進行技術優化，使流體、湍流、尾流推算符合低風速風場的運動規律。”Oliver說。

客觀地看，低風速風電場設計環節的問題，也與風電場生命周期管理不能貫通有關。一個風電場項目從項目規劃與測風開始到項目運行，期間還要經歷可行性研究、設計與招標、項目建設三個階段，但跨項目生命階段的管理和服務始終沒有貫通，多個環節接口的不順暢直接導致了風電場價值流的損失。

也正因此，遠景能源致力于“打通”全生命周期低風速風電場項目接口，讓價值流暢通并將后評估經驗反饋到新的項目。出生決定一生，一個好的風電場設計可以很大程度上決定風電場是否能充分發揮出單一風電機組個體的發電性能。“目前在運行的低風速風電場，如果不是在2010年尚處于低風速風電場起步階段的風場設計缺陷，遠景智能風機能夠為客戶創造更多發電效益。” Oliver自信地說，“如果遠景在此項目早期更多參與低風速風電場設計，可以讓年等效滿發小時數達到1900小時，會對低風速風電場發電量產生積極影響。”

致力“打通”全生命周期風電場設計業務，遠景能源早在2011年底就組建了由跨不同專業、跨業務領域的專業人員組成的風電場設計團隊，現有團隊由頂尖的風電機組控制專家、氣象和風資源分析專家、運行評估分析專家以及IT架構專家組成，并且負責在企業內全生命期的風電場設計與評估優化工作，從而在組織架構上完成了全生命周期低風速風電場業務的貫通，從前期開發、中間設計到運行維護和資產管理與優化，都可以在遠景智慧風場設計平臺上來實現。Oliver稱“遠景能源的低風速風電場設計是致力于實現風電場全生命周期的投資收益最優化，并且實現已有低風速風電場的設計與運行經驗無縫閉環到新的風電場規劃與設計環節。”

遠景能源的另一個重要舉措，是搭建能夠支持全生命周期風場設計管理的支撐系統。近兩年業內圍繞微觀選址出現了很多方法，但有些看似很好的方法并沒有經過一個閉環的優化，其中的不確定性會給低風速風電場微觀選址帶來風險。相對于方法，低風速微觀選址更需要一個好的平臺，而遠景能源恰恰有一個“基于云中心的全生命周期智慧風場設計系統”。在Oliver看來，“這個平臺是基于高性能流體運算引擎，支持平臺上的各個業務模塊，從而實現無縫對接以及流暢運行的云服務解決方案。”

目前，遠景能源的設計系統中已經積累了大量低風速項目運行數據與后評估工作獲得的新知識和寶貴經驗，可以應用到低風速風電場設計業務中來，這奠定了遠景能源低風速風電場設計技術的先發優勢。此外，遠景能源通過整合公共風資源數據和購買專業風資源數據，建立了低風速資源數據庫，這也讓低風速微觀選址更加符合低風速風場的運動特性。

而“基于云中心的全生命周期智慧風場設計系統”的另一個重要優勢，在于讓遠景能源在低風速風電場設計階段就可以制定高技術難度的風場優化控制策略。在提及這一技術時，Oliver并不情愿透露其中的核心技術，但記者可以明顯感到遠景能源的低風速風電場微觀選址其實就是一個定制個性化風電場的過程，每一臺機組都是基于地形和機組模型、特殊微觀尺度物理特以及多年風速矯正考量的個性化策略控制，而且機組之間可以做到信息共享，這也讓風電場級優化控制成為可能。

提及風電場協同控制技術，Oliver用了人和海豚游泳的例子：人和海豚比游泳，海豚本身的游泳技術比人好，這類似單臺機組優化的問題，而海豚還利用各自之間的水流特性去協調自己的行為，這就是協同能力。這一點，即使人人都有好的游泳技術也難以做到。

“當一個風電場的機位布置確定之后，風電機組在發電時，風流場因受到地形和尾流影響而變得非常復雜，單臺機組的發電最優并不等于風電場整體發電最優。”朱博士說，“為使風電場整體發電最優，遠景能源開發了風電場最優協同控制技術。”

與可研發電量預計值相比，風電場超過25%的發電量折減比例已得到多數業內人士的認同。Oliver信心滿滿地說，“源自低風速風電場的技術創新，可以讓持續降低發電量折減比例成為可能。我相信風電場協同控制技術所蘊藏的能量。”

從技術角度看，風電場協同控制技術是利用先進流體計算技術、風電機組優化氣動控制技術、風場流信息共享技術，把風電場各種測量信息同化融合到云服務中，并利用云中心強大的計算能力計算出流場未來的演化情況，優化求解出風電場每臺機組的優化設定點，再將設定點發送到每臺風電機組，以控制風電機組的有功功率達到全場風電機組發電量最優。

此外，這一技術還會根據實際發電量和計算模型的偏差，動態調整計算模型、修正模型不準確導致的控制誤差，達到風電場最優出力。比如，在突發陣風情況下，傳統控制系統有可能過速停機，其結果是風過之處風電機組處于保護停機狀態，從而造成電網的不穩定。而風電場協同控技術則會通過風電場最優捕獲算法，提前調節各個風電機組的狀態，將陣風中蘊含的能量最大化捕捉到，既能保證全場風電機組的最大化出力，又能保證每臺機組極限載荷不超出設計范圍。

到此，作為低風速風電場項目投資者，你會看到一臺好的風電機組加上一個好的風電場設計，就是做好低風速風電場項目這門好生意的邏輯。如果你還能想到低風速風電場投產后的資產優化，那么，這門好生意的邏輯將會更加完美。

畢竟資產優化的案例已經出現：遠景能源與龍源電力通力合作，在來安低風速風電場運行階段實施9項風電場發電性能優化技改措施，提升發電量5%，而這僅僅是個開始。最新數據預示,2013年全年，來安低風速風電場運行的遠景能源1.5兆瓦、87米葉輪機組年等效滿發小時數有望達到1900小時。

與此相呼應的是，遠景能源還陸續推出了1.5兆瓦、93米葉輪和1.7兆瓦、103米葉輪及1.8兆瓦、106米葉輪等幾款發電性能更高的低風速智能機組，這讓風電場協同控制技術有了更大應用空間，也使更低風速的風電場項目取得商業上的成功有了更多可能。

5米多風速也有好生意

本刊記者 薛辰