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远景技术论坛之二:全国风电度电成本地图来了!

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有了平准化度电成本(LCOE)导航地图,就知道哪儿是风电投资成本洼地。

早在2014年,远景能源就发布了国内第一张全球风资源图谱,为风电项目开发提供了资源导航。风电进入竞价平价新时代,开发商做项目开发需要综合考虑项目资源、容量、成本、运维等各类因素,风资源图谱已不能满足需求。在这样的时代背景下,远景能源依托高性能计算与全国新能源数据库,实现了对全国首批主要省份LCOE地图绘制,在“第四届远景能源技术高峰论坛”上发布了LCOE地图,为风电竞价之旅提供导航。

上图蓝色区域表示LCOE较低的地区,红色表示LCOE较高的地区。显然,内蒙古是当之无愧的最低LCOE之地。该区域风速高,限制区域少,建设成本低,是风电建设的蓝海。中东部平原地区也有一片低LCOE的蓝色区域,该区域工业产值高,消纳条件好;剪切比较高,基于高塔筒方案可以得到较低的LCOE水平。而南方山地红色区域较多,其中的蓝色区域被红色区域包裹了。

实际使用LCOE地图时,想去哪儿你点击哪儿,非常简便和清晰,但做出这样的地图并非一日之功,不但要把电量、造价、容量、运维这些主要成本因素置于项目所在的场景,还要贯穿到项目全生命周期的时间维度,没有足够的工程设计案例沉淀和技术,是难以完成如此使命的。

也许你会问,这LCOE地图怎么做出来的,靠不靠谱?看看河南省的例子,你就明白了。

为什么是河南省呢?因为河南地区影响LCOE的因素多且复杂,山地平地、星罗棋布的农田和水系、大大小小的机场,还有平原地区不同的风剪切系数等等,做这里的LCOE地图要有足够的技术积累和计算能力。

格林平台计算河南省LCOE地图的过程是这样的:在格林平台上,根据全省土地利用图和全国高程地图,排除房屋建筑区域、机场限高区域,得到全省可用机位分布区域;根据场址风速和风剪切,选择相应的机型和轮毂高度,得到全省所有可排布的机位与其机型;对于每一个点,取周边一定范围内的机位,进行道路平台、集电线路与升压站的快速优化设计,得到全场主要投资,其余投资取一定比例,考虑运维与折旧,计算得到该点处的LCOE。然后,逐点平滑,得到全省的LCOE地图

河南省LCOE地图是这样的:

如果平价,全国还会有多少有投资价值的区域?远景能源将全国燃煤上网电价与全国风电LCOE图谱进行了叠加,得到全国平价上网优势分布。有了这张图,平价上网项目花落谁家,就更加有的放矢

在竞价场景下,降低项目的LCOE是投资方的核心诉求。那如何降低风电项目LCOE呢?降造价、提电量是硬道理,由于发电量和成本都是场址特异性的,不同区域有不同的技术解决方案。

降低项目LCOE,落到具体的工作中,就是做风机的选型和风场的设计优化。以内蒙某项目为例,远景能源有几款机型适合该场址资源特点,究竟哪款机型度电成本最低?

在一个典型的风场,风速达到8.2m/s以上,可用的机型有EN-121/2.5、EN-141/3.6、EN-148/4.5。通过模拟常规的风场选型,把风场LCOE选型过程做了详细的剖析,经过LCOE测算,三个机型的LCOE差异非常小,其中4.5机型以微弱优势胜出,成为适用于该风场LCOE最优的机型。

内蒙地区风速高,但湍流低,与风机设计规定的风况显著不同,如果能够在风场开发的最早期即进行定制研发,开发出与风场风况相适应的机组,将有利于风场LCOE的降低,本次测算中胜出的EN-148/4.5机型,就是远景能源根据内蒙风况定制的高风速大容量机组,适应年均风速达9m/s,设计湍流等级为C类。

在理想的竞价场景下,风机设计与交付可以更加贴合风场的实际需求,实现更加深度的定制优化。根据场址的风况做定制设计,可以大幅降低叶片、齿轮箱、塔筒的设计冗余;针对场址的区位特点与当地环境因素进行功能点的定制,可以免去很多不必要的风机设备;通过定制运维方案和运维工艺,可以实现运维成本大幅降低;其它定制方案,包括风机寿命调整、切出风速调整等,仅仅通过风机的设计优化,就能带来5分钱的LCOE降低

风场优化是LCOE优化的另一方面,通过格林平台可以实现风场设计与风机设计的共同优化。在格林平台上,基于风机的定制化参数,选型选址优化模块调用寻优算法实现机位与机型的完美匹配;基于风机定制载荷的优化,基础设计模块遍寻千万组合进一步实现基础结构优化;通过风机大部件智能物流方案,道路优化模块进一步完成风场道路平台的最优化设计;基于风机的电气特点,电气模块实现风场集电线路自动寻优,升压站位置的自动寻优。如果以上各项优化能够顺利落地,风场度电成本有望实现3至4分钱的LCOE降低。

仅仅通过技术的进一步优化,风场LCOE就能降低8至9分钱。在理想的竞价场景下,风机厂家为各个风场项目定制设计风机机型,依托定制化风机,在格林平台上为风场设计出LCOE最优方案,在风场竞标中获得最大的优势。

竞价模式下,行业需要改变现有的模式,从招标“选风机”变成合作“选伙伴”,甚至“选伴侣”,开发商与厂家需要在项目最初期就开始深度信息共享,联合优化,共同面对竞价配置的挑战,用近0.1元的LCOE优势保卫项目果实。

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来源:远景能源

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