在风电场项目开发建设的不同阶段,因为有预期收益分析的需要,都要求对工程可能获得的上网电量进行估算和预测。尤其是风电场工程投入运营之前,由于上网电量对于工程投资回报分析至关重要,而工程现场运行数据还未积累,因此,如何展开上网电量估算和预测将是一项影响深远的关键工作。
影响风电场工程上网电量的因素涉及风电机组自身出力特性、风电场空域风能资源、风电机组间尾流影响状况、风电机组持续工作和适应恶劣气象条件的能力、场内集电线路系统的电力损耗等。此外,由于实际计算往往还要借助自动记录数据和计算软件,而自动采集数据的误差和计算软件的局限性也将是影响计算结果准确性的重要因素。
由于上述这些影响因素广泛存在,分析这些因素,尤其是针对具体工程计量这些因素所构成的影响程度是一项繁琐而困难的工作,使得工程应用中存在着不同的方法,而这些方法又有不同特点及适用性。
1 我国现行风电场工程上网电量的估算方法
目前,我国正式颁布使用的指导风电场工程上网电量预测估算的规范文件主要有《风电场预可行性研究报告编制办法》、《风电场工程可行性研究报告编制办法》和《风力发电场项目可行性研究报告编制规程》等。上述规范文件提供的是这样一种上网电量计算方法:依据确定的代表年风能资源数据计算得到理论上网电量,按照可能导致实际上网电量不足的影响因素分别估算电量折减,进而估算预测出上网电量。
可能导致上网电量不足的影响因素一般包括机组间尾流影响损失、机组设备可利用率影响损失、机组出力曲线保证率影响损失、叶片污染导致的动力学影响损失、切入切出控制策略影响损失、气候影响停机损失、升压与集电系统线路损失、地形糙度变化或未来风况不确定性等相应的其他损失等。
对于上网电量折减估算来讲,上述各种不同的影响因素中,有些影响是单一且明确的,其影响结果就是产量减少,而另外一些影响可能是双向变化的,其影响结果分为产量增加和减少两种情况。尽管如此,为简化计算,同时亦是为使影响损失的不利情况清晰化,上述影响因素均一律按照对应真实“损失”处理。
这种预测上网电量的单一折减估算方法,过程清晰,计算快速,而提出的具有明确数值的上网电量估算数据具有所谓代表年(均值)的应用意义。但是,由于这种方法需要使用者合理设计未来风电场运行中与各种影响因素相对应的损失数据,它的计算准确性对于使用者的工作经验要求较高。
分析近年来国内风电场工程的前期勘测设计资料可以发现,应用这种折减估算方法而得出的相应的综合折减系数大体集中在26%~29%的范围内,即在理论发电量的基础上, 考虑一个26%~29%的综合损失系数,就可以估算得到实际上网电量的预测值。