善意地提醒，你也別只看到2015年中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)兇猛，也要想想行業(yè)痛點(diǎn)依舊很痛：“三北”風(fēng)資源優(yōu)良區(qū)域限電無(wú)解，更多的風(fēng)電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目不得不往風(fēng)速更低、地形更復(fù)雜的山地區(qū)域轉(zhuǎn)移，但雪上加霜的是國(guó)內(nèi)風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)進(jìn)入逐年下調(diào)通道，這些風(fēng)電場(chǎng)投資收益離盈虧平衡點(diǎn)更近，稍有不慎，投資痛點(diǎn)就可能100%發(fā)生在某個(gè)項(xiàng)目上，所以把控投資風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越不輕松。 　　你不妨看看遠(yuǎn)景能源低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地風(fēng)電場(chǎng)解決方案中的智能風(fēng)機(jī)，這對(duì)認(rèn)知、理解和應(yīng)對(duì)低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地風(fēng)電項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)還是蠻有價(jià)值的。
　　在進(jìn)入這個(gè)問(wèn)題之前，先來(lái)看看下面這幅低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)頻與風(fēng)能分布圖，你就懂得怎么用好這低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)了。請(qǐng)注意，這幅圖可是某5.8m/s的典型低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速風(fēng)能分布實(shí)例,紅色的分布柱狀圖是風(fēng)速在全年的時(shí)間分布,由于風(fēng)能是風(fēng)速的三次方,所以直接給客戶帶來(lái)真金白銀的風(fēng)能在全年的分布其實(shí)是蘭色的柱狀圖。 　　有圖有真相，顯而易見(jiàn),一個(gè)5.8m/s的低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)卻有70%的風(fēng)能主要來(lái)源于8m至12m/s風(fēng)速的中高風(fēng)速區(qū)間，但是值得注意的是，這一風(fēng)速區(qū)間在時(shí)間上的分布在全年的占比還不到30%，也就是說(shuō)，一個(gè)5.8m/s的低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)全年30%的時(shí)間里蘊(yùn)含了超過(guò)70%的風(fēng)能。
　　其實(shí)，這張圖還告訴你一個(gè)常常被大家誤解的真相：即使在一個(gè)年均風(fēng)速這樣低的風(fēng)電場(chǎng)，6m/s以下風(fēng)速盡管在全年的時(shí)間占比上超過(guò)50%以上,但其在全年的能量分布還不到全年的15%。因此，在低風(fēng)速有更高效率的機(jī)組，就是這種看似符合形式邏輯的觀點(diǎn)著實(shí)給行業(yè)帶來(lái)很大的誤導(dǎo),真正的低風(fēng)速機(jī)組應(yīng)是能夠更加有效的在最豐富的區(qū)間捕獲能量,而這恰恰又是能量最難捕獲的風(fēng)速區(qū)間,因?yàn)檫@段風(fēng)速恰恰是在額定風(fēng)速上下的區(qū)間范圍,這時(shí)智能風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)就得以充分發(fā)揮。
　　接下來(lái),請(qǐng)你再來(lái)看看,當(dāng)?shù)惋L(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)遇上復(fù)雜山地的時(shí)候,又會(huì)面臨哪些更大的挑戰(zhàn)呢？
　　一方面，由于地形復(fù)雜海拔差異，山地風(fēng)電場(chǎng)機(jī)位風(fēng)資源出現(xiàn)較大差異，單一機(jī)型設(shè)計(jì)方案無(wú)法滿足這一風(fēng)資源特性，這對(duì)機(jī)組定制化及平臺(tái)化設(shè)計(jì)提出了重要挑戰(zhàn)；另一方面，山地風(fēng)電場(chǎng)地形復(fù)雜，湍流、入流角、風(fēng)切變、風(fēng)向及風(fēng)速變化等風(fēng)況參數(shù)，都對(duì)風(fēng)機(jī)能量捕獲穩(wěn)定性和風(fēng)機(jī)荷載安全提出了雙層挑戰(zhàn)。
　　解決上述挑戰(zhàn)，還是需要依靠智能風(fēng)機(jī)。
　　在認(rèn)識(shí)低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地對(duì)風(fēng)機(jī)智能化要求之前，先認(rèn)識(shí)業(yè)內(nèi)兩大誤區(qū)：
　　一是認(rèn)為低風(fēng)速風(fēng)機(jī)要求切入風(fēng)速低。事實(shí)上，回看上圖就會(huì)發(fā)現(xiàn)，2m/s風(fēng)速度段對(duì)整年的發(fā)電量貢獻(xiàn)微乎其微，這段風(fēng)能量占低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)全年風(fēng)能量的比例小于0.5%。因此，低風(fēng)速切入并不能帶來(lái)風(fēng)電場(chǎng)整體收益的大幅度提升，而且有些風(fēng)電場(chǎng)由于低風(fēng)速段風(fēng)速和風(fēng)向的穩(wěn)定性差，過(guò)早切入反而帶來(lái)偏航自耗電過(guò)大，以及并網(wǎng)開(kāi)關(guān)的頻繁動(dòng)作。與此相反，在8m/s至12m/s風(fēng)速區(qū)間，風(fēng)能量全年占比高達(dá)70%，這才是風(fēng)電場(chǎng)收益的關(guān)鍵風(fēng)速段。
　　二是認(rèn)為單位千瓦掃風(fēng)面積越大越好。單位千瓦掃風(fēng)面積是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的概念，由此可以大致判斷不同機(jī)組差異情況。但是，不同的葉片翼型、整體設(shè)計(jì)、失速特性，在源頭上就會(huì)影響不同葉輪的Cp大小。更為重要的是，其實(shí)Cp不是一個(gè)值,而是一個(gè)和葉尖速比λ相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線，所以當(dāng)行業(yè)的領(lǐng)先業(yè)主越來(lái)越不再參考靜態(tài)功率曲線時(shí)，我們也需要理解這背后的原因，其實(shí)就是機(jī)組運(yùn)行可獲得的實(shí)際Cp也是由控制系統(tǒng)能夠控制的葉尖速λ直接相關(guān)。
　　下面的圖中，橫坐標(biāo)是葉尖速λ，縱坐標(biāo)是Cp，圖中給出了兩個(gè)種Cp-λ的曲線，可以看到，曲線1的理論Cp雖然不高，但由于Cp相對(duì)λ的變化，其變化較小，這樣的葉片Cp設(shè)計(jì)對(duì)控制系統(tǒng)的要求就沒(méi)有那么高，因?yàn)榧幢泔L(fēng)速變化引起λ變化，Cp波動(dòng)也不大，但這樣帶來(lái)好處的同時(shí)也犧牲了讓Cp在設(shè)計(jì)上能夠更高的機(jī)會(huì)。而有些葉片，Cp和λ的關(guān)系圖形可以更尖更高（請(qǐng)見(jiàn)下圖曲線2），Cp在λ很狹窄的范圍內(nèi)最大，這要求控制系統(tǒng)要更加靈敏智能，可以動(dòng)態(tài)自適應(yīng)，能夠通過(guò)有效的控制λ的變化使得Cp可以穩(wěn)定在一個(gè)較小的范圍而沒(méi)有較大的跌落。所以，葉片和控制系統(tǒng)的不同都會(huì)對(duì)實(shí)際的發(fā)電效率有很大影響，這些都會(huì)通過(guò)動(dòng)態(tài)功率曲線可以反映出來(lái)。以前，控制技術(shù)不先進(jìn)，風(fēng)機(jī)的智能化程度不高，只好用犧牲葉片Cp的最大值，來(lái)?yè)Q取控制的難度降低，但隨著對(duì)Cp最大值的追求，會(huì)有更陡峭的Cp-λ曲線設(shè)計(jì)的葉片出現(xiàn)，可問(wèn)題是要獲取這樣的更高理論Cp的發(fā)電量?jī)?yōu)勢(shì)，控制系統(tǒng)的難度就顯著增大了，特別是隨著葉片風(fēng)輪的加大，這對(duì)控制和風(fēng)機(jī)智能化的挑戰(zhàn)會(huì)越來(lái)越大。
　　因此，不能簡(jiǎn)單比較單位千瓦掃風(fēng)面積，更看風(fēng)機(jī)的智能化水平，因?yàn)橹挥兄悄芑礁叩南冗M(jìn)的控制系統(tǒng)，才能在實(shí)際運(yùn)行中，真正將理論上設(shè)計(jì)的Cp切實(shí)的發(fā)揮出來(lái)。 　　至此，可以進(jìn)入低風(fēng)速智能風(fēng)機(jī)技術(shù)的話題了。遠(yuǎn)景能源是低風(fēng)速風(fēng)電開(kāi)發(fā)的探索者，其智能風(fēng)機(jī)有更高的能量可利用率。為什么呢？舉一個(gè)例子，比如針對(duì)低風(fēng)速的特點(diǎn)，遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)的智能控制技術(shù)中有一個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本訓(xùn)練預(yù)測(cè)模型，這個(gè)有數(shù)十萬(wàn)行代碼的在線運(yùn)行軟件模型能夠不斷通過(guò)歷史樣本訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速模式的識(shí)別，這在很大程度上避免風(fēng)機(jī)在低能量轉(zhuǎn)化工況下運(yùn)行的幾率。
　　遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)不僅有先進(jìn)的硬件傳感器，更有大量的軟件傳感器和在航空航天以及汽車(chē)行業(yè)成功應(yīng)用的先進(jìn)控制算法，相比傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)幾萬(wàn)行的控制軟件代碼，遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)搭載的軟件系統(tǒng)代碼超過(guò)200萬(wàn)行。
　　當(dāng)客戶在追求風(fēng)輪直徑增大來(lái)提升風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率時(shí)，同時(shí)還要關(guān)注更大的風(fēng)輪所帶來(lái)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，因風(fēng)輪增大而急劇增加的風(fēng)機(jī)安全性風(fēng)險(xiǎn)被顯著放大。目前，葉片安裝導(dǎo)致的槳距角對(duì)零誤差還停留在過(guò)去的水平上，正負(fù)1到2度的誤差在目前的制造和安裝工藝中不可避免，這對(duì)于100米以下風(fēng)輪直徑的風(fēng)機(jī)問(wèn)題不大，但對(duì)直徑超過(guò)105米的風(fēng)輪，葉片不對(duì)稱所產(chǎn)生的疲勞載荷會(huì)急劇增加。遠(yuǎn)景在110風(fēng)輪風(fēng)機(jī)上做過(guò)載荷測(cè)量，數(shù)據(jù)表明1度以上的槳距角對(duì)零誤差導(dǎo)致的疲勞載荷增加已顯著超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)期安全性運(yùn)行帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)。這不難理解遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)控制軟件中僅槳距角誤差補(bǔ)償算法的軟件代碼量就超過(guò)1萬(wàn)行。
　　具體到低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地風(fēng)電場(chǎng)，比如由于風(fēng)機(jī)被部分山體遮擋，湍流紊亂，風(fēng)向變化劇烈，風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期處于偏航不發(fā)電等各種情況，這些復(fù)雜地形的影響，機(jī)組發(fā)電量損失甚至高達(dá)到15%以上。這種情況，遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)是可以避免的，因?yàn)樗軌蚋鶕?jù)風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行控制自優(yōu)化，找到新的最優(yōu)化工作點(diǎn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整偏航的邏輯策略，通過(guò)這些，在復(fù)雜山地條件下，遠(yuǎn)景的智能風(fēng)機(jī)所提升的發(fā)電性能對(duì)于低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)就顯得尤為重要了。
　　一句話總結(jié)：遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)領(lǐng)先行業(yè)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，才是幫助業(yè)主在低風(fēng)速風(fēng)復(fù)雜山地風(fēng)電場(chǎng)降低風(fēng)險(xiǎn)、獲得較好盈利的決定性因素。