在国家节能减排、能源革命的背景下,近十年来风电爆发式增长,但风电应用关键基础设施环节跟不上,如风电并网准备不足。
我国80%以上的风能资源分布在“三北”地区,而75%以上的能源需求集中在东部、中部地区,风资源集中、规模大,远离负荷中心,资源地市场规模小,就地消纳能力不足,而跨区域输送的能力也不足。风电项目建设周期一般较短,而电网工程建设周期长,输电线路跨区,协调难度大,电网的投资、建设跟不上风电发展的步伐。另一方面,风电本身具有波动性和间歇性等特点,风电并网需要配套建设调峰电源,而我国风电集中的“三北”地区,电源结构单一,基本没有调峰能力。因此会出现在风电发展初期,风机处于正常情况下,由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象,这样大量的浪费了风资源,这就是所谓的弃风限电,这也是目前风电面临的一个较大的问题。
2017年上半年风电新增并网容量下滑幅度明显,但海上风电市场活跃度提高。据专家李小杨介绍,预计中国海上风电市场发展速度将加快,中央和地方政府对海上风电推动和支持力度加大,风电开发企业的海上风电投资热情也明显提升。国家海上风力发电工程技术研究中心主任杨本新表示,“十三五”时期,国家将大力推动海上风电跨越式发展,海上风电将从技术、质量、政策等方面取得飞跃式进步,实现高速发展。
海上风能优于陆地风能,海面粗糙度小,离岸10km的海上风速通常比沿岸陆地高约25%, 有利于增大机组容量;海上风湍流强度小, 具有稳定的主导风向, 有利于减轻风机疲劳;海上风切变小, 因而降低塔架高度。另外, 在海上开发利用风能不涉及土地征用、噪声扰民等问题, 适用于人口比较集中, 人均面积相对较小、濒临海洋的国家或地区。但是, 海上风电存在技术难度大、建设成本高等问题,因此其发展会滞后于陆地风电。我国东部沿海地区经济发达、能源紧缺, 开发海上风电对缓解沿海地区用电紧张局面, 有效应对气候变化具有十分重要的作用。
在风电发展过程中,风资源测量贯穿风电行业的前期、生产运营等整个生命周期,很大程度上决定风电的成败。风能资源由风功率密度决定,单位迎风面积可获得的风功率与风速的三次方以及空气密度成正比,此外可利用的风能年累积时长也是风资源的决定因素之一。测风塔是目前风资源测量的主要方式,但会存在单点测量,测量高度和层数受限,在特殊环境建设困难等问题。
而激光雷达测量范围广,精度高,以及可移动性会在风电场预评估、深度评估、后评估、风机功率曲线验证、海上及实时测风等方面有突出优势。只是限于目前激光雷达造价高,应用规模有限。未来随着技术进步,设备小型化、造价降低,再加测量方案的不断优化改进,可为风电快速、高效发展提供有力的技术支持。