聚合设计肖书敏:复杂山地风电场选址研究探讨

能见App 2023年10月17日 25211

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月17日上午,聚合设计肖书敏在“风资源技术论坛上”发表了题目为《复杂山地风电场选址研究探讨》的主旨发言。

以下为演讲全文:

    尊敬的各位领导、各位专家、各位来宾、各位同仁,大家上午好!今天很荣幸有机会给大家做《复杂山地风电场选址研究探讨》,我的汇报分为五个部分:行业现状及痛点分析、山地风场选址思路、优化设计流程、案例分享、总结与建议。

    行业现状及痛点分析,我们将它总结为四个方面“高、差、杂、难”,高是表现在资源开发的非技术成本提高,差是陆上可开发的风电场条件越来越差,杂是项目边界条件越来越复杂,难是手续办理越来越难。

    非资源开发的非技术成本提高,体现在全国所有政府都会对开发商提出要么配套产业,要么政府入股的需求,这在一定程度上对于风电场的开发产生影响,所以这也是需要考虑的非常关键因素。

    可开发资源的条件和建设条件变的越来越差,随着3060目标的提出,陆上风电场装机容量逐年递增,基本上陆上比较好的都被开发了,风机的装机容量接近饱和,剩余开发的风资源建设条件变的越来越差。

    项目边界条件变的越来越复杂,很多山地风电场会涉及到基本农田、林地、生态红线等多种敏感性因素,我们在进行设计的过程当中,无论是机位的选取或者道路吊装平台的设计,都要避开以上这些敏感性因素。随着机组大型化的发展,长叶片也越来越凸显,与之带来行业的问题,有叶间少塔的问题,针对这个问题我们集团联合可再生能源专委会成立一个工作组。

    前期手续办理越来越难,风电场从前期开发到项目开工,至少要经过数十个部门去办理手续,比如说规划选址和用地,征地手续办理、林业手续等等。其中比较难的是林业手续,基本上复杂山地的风电场都会涉及到林,随着国家的政策越来越严格,林业手续办理越来越困难,周期也越来越长。很多项目在林业手续托的时间比较久,业主单位好不容易拿到的指标,因为林业手续托两三年,这是非常严峻的问题。

    针对以上的现状和痛点,我们设计院也做了探索和梳理,把工作经验做复盘,形成山地风电场选址的思路,主要是分为四个步骤:收资、内业、外业、评审。

    收资非常的关键,分为四个方面:一是项目基本情况,比如说风场范围、全场拟定的装机容量,拟接入上机变电站的位置。二是地形数据,在前期阶段是没有的,因为地形图对于资源评估的准确性影响特别大,所以在前期如果尽可能收集到材料,可以对我们预判项目出现的颠覆性因素,为项目后期的开展打下基础。三是测风数据;四是敏感性因素,比如说项目所在地的生态红线图等等。

    敏感性因素的避让原则这些都是非常关键的,对于整个项目会起到颠覆性的影响。

    内业我们做的非常规范细致,也是希望通过精细化和定制化的设计,能够提升项目的收益,降低项目的投资。先选机位,根据前面收集到的基本资料,先开展内业的选取,机位的数量要比正选机位高出10%或者20%,避免后期选址的过程当中,造成机位紧张的问题。机位选择完之后,要进行升压站的初选,一般会结合机位的布置情况和拟接入变电站的位置,选出3-5个升压站的位置,通过现场勘察和经济比选,选择最优的位置,还要进行道路路径的规划,特别是复杂山地风电场的道路,选线是很困难的,所以在微观选址阶段一般都会安排资源、道路和测量专业一起进行,基本上把线路初步路径规划出来。

    线路路径的规划,机位升压站位置和初步路径规划出来之后要进行线路的规划,根据整个厂区内的情况,看是选用架空线路或者地埋电缆,还要考虑线路的路径走向和铁塔形式的选择等等。

    外业,在此过程当中也会进行高效计划和现场实施的工作,首先我们通过全面收集到场区的资料进行深度的梳理,会制定详细的现场踏勘计划,因为各个项目的工期都比较紧,从项目指标拿下来,核准开工只有半年的时间,不能按照常规的思路进行,我们也是总结出比较高效的方法,正选和复合同时进行,避免同一机位反复踏勘的情况,提升项目的工作效率。

    现场实施会对机位进行踩点,同时会对周围的敏感性因素,比如说坟地、房屋、厂房进行记录,同时在踏勘的过程当中发现有合适的机位,也会进行打点。现在的好多山地都比较陡,工期又比较紧。如果靠纯人工效率会比较低,除了利用专业技能和经验,还会结合用无人机对项目进行深度挖掘,在有限的空间内寻找各种可能性。

    专业间高效沟通和协调,现在因为在当前的大背景下,选址不仅仅是风资源一个专业的事,我们设计公司也是形成以资源专业为主线,道路专业、线路专业、土建专业共同参与的路径,在选址的过程当中,各个专业都要和业主单位、项目公司紧密配合实时讨论,发现不确定性因素或者颠覆性因素要立刻组织会议,进行下一步方案的探讨。外业成果整理,一般是3个工作日。

    评审,邀请业主单位的技术把关人员或者开发部门、建设部门,设计院是做汇报的,对于一些复杂的项目会邀请行业内的专家把关。汇报阶段是设计院对选址方案进行汇报,重点推出项目的风险点和敏感点。

    评审意见,收集与会的专家领导,对项目提出的评审意见形成会议纪要。以设计院为主导,其他相关方配合,根据评审意见进一步完善项目的方案。

    有了项目的初步方案后,还会进行多方位设计优化工作,主要是从以下五个方面进行优化设计,在机位确定后主机定标之前加强市场调研预判,针对项目的特点定制化分析,采用新机型和多方案的比选,来选择最佳的机型。

    二是道路和吊装平台的优化方案,不仅仅局限于设计院的道路专业,也会联合施工单位、总包单位、业主建设单位,一起研究运输方案和施工方法。

    三是根据场区的具体条件优化设计,这也是近年来刚刚探索出来的路径,因为风机基础的投资,能够占整个风场投资的10%,但是有一些地勘单位给出的地质参数比较保守,这样会造成工程量增大,一定程度上增加了风场的投资。

    面对这种情况,对周边地质情况也会有初判,如果遇到地勘单位提出的参数比较保守,我们会和相关人员进行沟通,看地质的参数有没有可能进行优化和修正,从这个方面来优化风机基础设计。

    四是线路路径的优化,主要是针对项目的特点,结合地形、交通进行比选。最近我们承担了黑龙江200兆瓦的项目,厂区内敏感性因素也比较多,业主之前委托一家设计院来做设计方案,但是做出来的线路单公里造价比较高,因为我们在优化设计方面经验比较多,所以业主找到我们给他们做线路的优化设计咨询工作,我们通过对原设计单位出具的方案进行审核,同时又现场踏勘把项目边界条件摸的比较清楚进行优化。

    一是线路分组和风机分组,二是线路优化,三是铁塔选型,四是铁塔机组优化。给业主节省1000多万的投资,业主对于我们的优化设计很满意。

    对升压站的布置也会进行技术经济的比选,一般会出三个方案,针对每一个方案都会提出增地面积、土方工程量、电器设备和安装等工程量,也会征求项目公司的意见,结合当地的征地水平,全方位测量升压站的造价,综合比较最优的方案。

    以上通过全方位多角度的优化设计锁定最优方案,提高项目的收益率,降低度电成本。

    案例分享,结合前面已经梳理和复盘出来的经验,我做一个案例分享。20MW的项目非常复杂,跨越五六个乡镇,风资源也是比较复杂,它测风塔有6座,因为项目跨度比较大,轮毂高度处115米,年风速4.41-6.56m/s,风切片指数比较低0.07-0.15m/s。极限风速3类,经过现场前面的微选和敏感性因素排查后,包括对项目的深度挖掘可用机位41台,需要说明的是在可研阶段,因为设计单位没有去现场,所以等我们接到设计后,发现项目可用的机位不到11台。

    但当时项目的工期比较紧,只有3个月的窗口期可以报林业手续,面对这个严峻的情况采用上述的方法进行挖掘,把机位增选到41个。有初步方案后进行优化设计,优化的思路主要是在前期的测算过程当中,发现场区8台机位海拔比较高,但是有6台年等效小时数低于年平均风速,而且这8个机位建设条件比较复杂,它的建设投资也会比较大,同时也会多修将近10公里的路,结合这样的情况大胆把方案由40台5兆瓦,变成30台6兆瓦的机型。通过优化,全场等效小时数降低100小时,但是降低400多块钱,项目的资本金收益率也得到了提升,度电成本也是得到降低。

    通过深度挖掘项目的条件和多方案比选,不仅提高了项目的收益,而且为项目带来附加价值。

    结论及建议,在双碳的背景下,山地风电场竞争愈发激烈,通过降本增效和创造超额收益的方法,应对行业竞争并保持稳健发展的重要措施,可以从三个方面提升复杂山地风电场的收益。

    一是前期开发阶段,尽早提前熟悉项目的边界条件,深度挖掘项目的潜能,把项目的颠覆性因素在前期阶段尽早发现。

    二是招投标阶段,加强对市场的调研预判,针对项目的特点定制化分析,运用新机型。

    三是勘察设计阶段,风机基础设施、平台设计、线路路径选线等多方面全方位进行优化设计,从源头上提升项目的收益。

    以上就是我今天的汇报,感谢大家的聆听。

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)