高海拔型风电机组近况调研

　　摘 要：随着风电整机市场发展渐趋成熟，通过利用优良风资源发电的风电机组和项目市场渐趋饱和，与之相反的是，诸如运用于海上、低风速、高海拔等细分风电市场的机组需求有所增加，其中，不少厂家推出了适应于高海拔地区的风电机组产品。
　　0 综述
　　目前我国已开发的风电场项目中，90% 集中在非高海拔地区。但这并不能说明高海拔地区的风电开发价值不大。自2010 年以来，高海拔风电开发日益受到重视。2010 年至2011 年新开工项目数量和新安装风电机组容量上都实现了翻番增长。2011 年我国高海拔风电新增容量为711.35MW，新开工项目达22 个。在国家能源局下发的第一批、第二批“十二五风电拟核准规划”项目清单中，高海拔风电项目的比例有所提升。
　　1 高海拔机组的特性
　　高海拔地区主要指海拔2000 米及以上地区，随着海拔增加，气压、空气密度和环境温度、紫外线强度等变化较大。据统计，海拔高度每升高1000m，相对大气压力降低约12%，空气密度降低约10%，绝对湿度随海拔高度升高而降低。在海拔高度小于15km 的区间内，紫外线强度随海拔高度的增加而增加。
　　高海拔地区空气稀薄，对器件的绝缘、容量、除湿等标准有较大提高；此外，高海拔地区干湿季节湍流变化大，对设备的性能要求要严格很多。
　　此类气候对于风电电气设备、发电机绝缘系统以及机组涂装等多方面都提出较高要求，解决低密度空气对于整机散热性能的影响，并非应简单地将机组降容，需重新研制的机型。因此，高海拔、低空气密度的环境要求特殊设计的风电机组。
　　高海拔型风电机组一般应对变流器、发电机、变桨驱动系统、偏航驱动系统等核心电气部件进行环境适应性设计，对整机控制策略进行适应高海拔环境的优化设计。另外由于高海拔地区具有高凝露特点，科研人员应通过校核对叶片进行特殊设计，在保证安全性的前提下最大限度提高发电量。为了防范过多的雷电和强紫外线，按照国际、国内标准对风电机组的防雷系统重新设计，对叶片、机舱罩、轮毂罩和塔筒均采用抗紫外线的涂料体系和设计方法，满足抗紫外线能力。
　　空气密度低会导致机舱散热能力降低，因此必须在具有良好的通风散热能力的基础上设计全新的冷却散热系统。
　　2 高海拔机组选择
　　在选型过程中，高海拔地区所特有的山区环境在很大程度上决定了选择范围。风电设备中最长的部件为叶片，机组容量越大，叶片越长对道路运输的要求越高。因此，有专家建议在对高海拔型风电机组的选型过程中，应尽量选择2.0MW 以下容量的风电机组。从目前该细分市场的情况看来，各厂商有装机的机型，均处于750kW至2.0MW 之间。
　　事实上，高海拔型风电机组的选型是一项应充分考虑各方因素的工作。
　　例如拿1.5MW 同2.0MW 型风电机组相比，虽然1.5MW 的机组对山区道路弯道要求较低，但也无法避免进行道路改造。有资料显示，1.5MW 比2.0MW 型机组的道路改造成本低8%左右，但由于选择2.0MW 机型可以在满足相等装机量的前提下少装25%的机组，使场内道路修建费有所降低。
　　再加上需要开挖的基础、修建的安装平台、吊装的机组都有所减少，工程成本将有一定程度的下降。另外，加大单机容量能有效减少机位点，方便机组布置，从而更好地利用风资源。
　　另外，山区地形对机组的可靠性和可维护性要求较高，因此对机组的选型不能仅看初期投资成本。应注意优先考虑市场上已经有装机、且稳定运行的机型，优先选择维护量小的机型，优先选择不必动用大吨位吊装设备的机型等。此外，由于高海拔风电场多数仍属于低风速风电场，2m/s 至9m/s 低风速区段占大部分，因此可优先选择低风速发电效率高的机型。