风电发展到今天,无论是规模,还是技术水平,都已经达到了物美价廉的地步,一方面电价即将平价,一方面是在环保的限制性因素条件下保持发展,应该说,风电发展经历了前所未有的痛苦。
与水电,火电,光伏相比,风电有他独特的优势,占地少,建设周期短(直接建设实际周期,从单位容量的单位建设周期比来看),单位千瓦的环保因素影响小。但与光伏新能源相比,风机的单位千瓦造价下降速度慢,给风电的发展带来不小的压力。简单计算,风电风机的单位千瓦造价还在3800元/kw资源(最近的投标),如果按2500h的发电小时数进行对比,现在1300元/kw的光伏组件造价,1200H的发电小时数设计,转换成风电的发电小时数,光伏的单位千瓦组件造价也只有2700元/kw,而光伏的额外成本远远低于风电,因此计算,光伏还是有着极强的竞争力。而且,随着风电规模的扩大,风电项目的影响也越来越大,其中在南方风电的风电场最大的一个问题就是噪音影响。
可以肯定的是,风电叶轮直径越大,叶尖线速度越来越大,如果没有风机运转噪音的影响,风机可以做大叶片叶轮直径更大。而实际情况是,风电项目越来越接近居民区,风机的噪音影响越来越成为风电发展的限制性因素,过去风机300m距离居民区的设计,现在400m甚至500m的距离不一定能达到设计要求,为什么呢?风机叶轮直径变大,叶尖线速度在增加,低频噪音已经给风机附近的居民造成了影响。当然,双馈型机型的机械传动噪音也是噪音的主要来源之一。
在过去的风电场运行后的结果来看,发生了不少的因为噪音问题与老百姓居民产生纠纷的事故。为什么噪音成为当今风电的影响因素之一?核心原因在于风机越来越多,风机越来越接近老百姓的生活区域,这也是风电发展过程中必然发生的问题。原来的风电场在老百姓的居民区远离区,现在风资源原来越少,没办法逐步接近了老百姓的居民区,噪音就成为了问题。
噪音包括两部分,机器本身的噪音,一部分是叶片的噪音,其实核心是叶片的噪音,这就跟风机的类型无关了。无论是叶片噪音,还是机器本身运转噪音,这都是一个大问题。
机器本身的噪音,可以通过设计来解决,而叶片的低频噪音,相对难度很大。按照标准,白天的噪音为55分贝,晚上45分贝,懂物理的都知道,声音的传播与能量的平方成正比,降低一个分贝,能量下降很大。而风电的一个固有常识就是,晚上风大,白天相对风小,因为是晚上冷热空气交换速度大于白天,风大意味着风机转速要快,输出功率较大,噪音相对就会大于白天。这里对靠近居民区的风机带来一个选择噪音,如何在噪音与功率之间平衡,为满足噪音标准降低功率输出,但功率输出到达一定的比例,低于收益底线,这台风机的机位设立是否有必要就成了问题。
问题很简单,那就需要风机主机厂来解决。降噪实际在风机诞生之日就已经有了这个课题,限功率运行,增加扰流附件,翼型设计优化等等,很多厂家都在实践中摸索,实际上也没有很好的解决,其实这个问题改变了我们传统的风电场设计思路,需要提前进行现场踏勘,对居民区进行摸底,然后进行风机场群模拟,对噪音进行仿真。为了实现噪音达标,进行个别机位的功率调整,机位距离调整,整个风电场的容量优化,不得不牺牲部分机位,牺牲部分发电量以此实现风电的噪音环保达标。
当然,上述我提到的解决方案,这里可能就会带来一个隐形的不公平竞争,小时数和容量的评标比选,部分方案可能没考虑这么深入,简单的进行风电小时数计算,而有这方面经验的风电主机厂会进行科学的设计和噪音的考虑,在发电量方面会有下降,这个就需要设计院和开发商进行甄别了。
我今天讨论的这个问题也是进行表面的分析,实际问题要复杂的多,在我过去接触的客户中已经引起了重视,设计院也开始重视这个问题,希望能为大家抛砖引玉。