2018年國家能源局發(fā)布47號文《關于2018年度風電建設管理有關要求的通知》（簡稱“47號文”），提出從2019年起，新增核準的集中式陸上風電項目和海上風電項目應全部通過競爭方式配置和確定上網電價。標志著風電競價時代已全面到來。
競價成功，僅是風電場全周期的第一環(huán)節(jié)，項目最終落地，且在全生命周期中實現(xiàn)必要的經濟價值，才是最終目標。
競價不是盲目降價，需要全產業(yè)鏈各方、全生命周期各環(huán)節(jié)協(xié)同作用！
圖1：風電場全生命周期的各階段
截止2019年1月9日，相繼有廣東省、寧夏自治區(qū)、江蘇省、陜西省、天津市、福建省、上海市等七個省直轄市正式出臺了風電競價配置辦法（或征求意見稿），其余省份競價細則也將陸續(xù)出臺。
表１：競爭要素分值
注：1.廣東省電價不設最高分的省份，但不低于40分。
2. 江蘇省通過技術評選的項目按申報電價的由低到高的順序，分配年度新增（核準）建設規(guī)模。
3.上海市競爭要素無具體分值，待后續(xù)細則出臺。
以上六類要素，可歸納為外部因素和內部因素兩類。如：接入消納條件、已開展前期工作可視為外部因素；企業(yè)能力、設備先進性、技術方案、電價則為內部因素。
圖2：競爭要素分值占比率
由上圖可知，技術方案、電價占比較高，而電價是“果”，受其他五“因”影響。
如何做到合理的電價，將是對每個風電投資企業(yè)和設計院的重大考驗——算得準，能落地，有利潤。
一、平價時代離我們有多遠？
《國務院辦公廳關于印發(fā)〈能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）〉的通知》（國辦發(fā)〔2014〕31號）明確指出，要大力發(fā)展風電，到2020年風電裝機達到2億千瓦，風電與煤電上網電價相當。
尤其是“十二五”~“十三五”的近十年中，相繼出臺一系列的政策，促進我國新能源規(guī)模持續(xù)擴大，技術水平不斷進步，開發(fā)建設成本持續(xù)降低，目前部分資源條件好、投資環(huán)境良好、煤電標桿電價高的地區(qū)已基本具備無補貼平價上網的條件。
Ⅰ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖，如圖4所示。
圖4：Ⅰ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖
從圖4推出，在不考慮限電的情況下，Ⅰ類資源區(qū)離平價上網相差0.1171~0.15元之間。
Ⅱ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖，如圖5所示。
圖5：Ⅱ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖
從圖5推出，在不考慮限電的情況下，Ⅱ類資源區(qū)離平價上網相差0.078~0.1522元之間。
Ⅲ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖，如圖6所示。
圖6：Ⅲ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖
從圖6推出，在不考慮限電的情況下，Ⅲ類資源區(qū)離平價上網相差0.116~0.24元之間。
Ⅳ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖，如圖7所示。
圖7：Ⅳ類資源與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r差異圖
從圖7推出，在不考慮限電的情況下，Ⅳ類資源區(qū)離平價上網相差0.117~0.2453元之間。
據(jù)國家發(fā)展改革委統(tǒng)計，截至2018年底，全國風電、光伏裝機達到3.6億千瓦，占全部裝機比例近20%。風電、光伏全年發(fā)電量6000億千瓦時，占全部發(fā)電量接近9%。2017年投產的風電、光伏電站平均建設成本比2012年分別降低了20%和45%。
由此可見，在資源條件優(yōu)良、建設成本低、投資和市場條件好的地區(qū)，風電、光伏發(fā)電成本已達到燃煤標桿上網電價水平，具備了平價上網的條件。
二、競價對風電開發(fā)（企業(yè)）的影響
伴隨著“47號文”的落地，對風電開發(fā)企業(yè)而言，開發(fā)思路需要改變，需要從“粗放式的前期開發(fā)”向“精細化開發(fā)”轉換，以更好地應對風電競價。
傳統(tǒng)集中式風電場開發(fā)建設流程如下：
圖8：傳統(tǒng)集中式風電場開發(fā)建設流程
根據(jù)“47號文”，區(qū)分了兩類項目主體的不同開發(fā)建設流程：
無論對于哪種投資主體，在風電競價時代，合理的電價至關重要。
本文從設計角度談談，如何通過精細化設計確定最優(yōu)技術方案，從而精準的測算電價。
三、精細化設計如何助力風電競價
體現(xiàn)在三個關鍵詞：精準、精細、精心
1、精準的選址與資源分析
競價上網項目為了更加精確評估項目的發(fā)電量和收益，前提是客觀精準的資源分析，風資源的獲取途徑通常有以下幾種方式：
測風塔數(shù)據(jù)
氣象站數(shù)據(jù)
周邊測風塔和已運行風電場的數(shù)據(jù)
中尺度數(shù)據(jù)
風能與氣象平臺
激光雷達測風
虛擬測風塔
想要做到精準的資源分析，需要結合項目的實際情況，采用相應的方法。同時對評估結果進行校驗。
宏觀選址階段：實際設立測風塔數(shù)量及代表性不足，此時可參考風能氣象平臺與周圍測風塔和已運行的風電場數(shù)據(jù)，并輔以中尺度數(shù)據(jù)對區(qū)域內的風資源進行初步分析判斷。
可行性研究階段：根據(jù)規(guī)范及行業(yè)一般做法，應設立足夠數(shù)量的測風塔作為資源分析的基礎依據(jù),并收集氣象站資料及中尺度數(shù)據(jù)進行分析。但隨著風電柔性塔筒技術的推廣，很多測風塔高度已經低于預裝輪轂高度，使用測風數(shù)據(jù)需推算至輪轂高度處，風數(shù)據(jù)存在較大誤差。應對評估區(qū)域內增加與輪轂高度相當?shù)臏y風塔，進行風資源補測。
在微觀選址階段（初設）：通常測風塔數(shù)量及代表性均以滿足準確資源分析的條件。優(yōu)先使用氣象站數(shù)據(jù)進行代表年訂正，其次使用中尺度數(shù)據(jù)進行訂正。在地形復雜山地風電場，可以使用虛擬測風塔對實測數(shù)據(jù)進行驗證。
在競價上網政策下，風資源分析水平應到初設深度，為業(yè)主提供更為精準判斷。以測風塔實測數(shù)據(jù)進行分析。收集氣象站、中尺度或臨近測風塔的長期數(shù)據(jù)和同期數(shù)據(jù)，與測風塔數(shù)據(jù)做相關分析，對風電場判定大小風年，訂正合理的水平年數(shù)據(jù)。在條件允許下，采用激光雷達短期測風數(shù)據(jù)對測風塔長期數(shù)據(jù)進行校驗。
影響風資源判斷重要因素之一是測風塔選址是否具有代表性，測風塔選址的代表性取決于測風塔位置及數(shù)量，測風塔的位置與數(shù)量則是由風電場的地形與范圍決定。
國標GBT 51096-2015《風力發(fā)電廠設計規(guī)范》3.2.1規(guī)定：
地形較為平坦的風力發(fā)電場可選擇廠址中央處安裝測量設備，一座測風塔控制半徑不宜超過5km,地形較為復雜的風力發(fā)電場（含丘陵地區(qū)）應區(qū)分不同區(qū)域及地段，選擇各地段有代表性的場址安裝測量設備，一座測風塔控制半徑不宜超過2km。
橫向對比各大發(fā)電集團的企業(yè)標準，并根據(jù)我司20余年新能源工程咨詢設計經驗，建議采取如下精度為宜:
平坦地形測風塔控制半徑為5km；丘陵低山地形測風塔的控制半徑為3km；復雜山地地形測風塔的的控制半徑為2km。
2、精細化設計與優(yōu)化工程量精細分析
更優(yōu)化、更合理、更智能、更科學的設計方案，是參與風電競價的基礎。提高發(fā)電量、降低成本是兩個主要途徑。
01、提高發(fā)電量
選出最合適的機型、確定最合理的布機方案，是提高發(fā)電量的基本路徑。
如何有針對性地選擇最合適的機型，需要設計人員進行精細化的方案比選。
眾所周知，提升塔筒高度可提高發(fā)電量正向影響收益，同時也會因增加成本反向影響收益。如何選擇最優(yōu)的塔筒高度，則需分析兩者間的對沖關系。
案例一：
該風電場為安徽省某50MW風電項目，IV類資源區(qū)，場內有三座測風塔，場區(qū)海拔35~90m，風切變指數(shù)范圍為0.1~0.2之間，為中等切變。
我們要通過多方案比選，驗證提升輪轂高度獲取更好的風能資源效果。
常規(guī)可行性研究階段的機型比選方式如下：
在機型比選階段，我們根據(jù)對5種機型進行發(fā)電量測算，在相同的平臺上從靜態(tài)分析和動態(tài)分析兩個角度分別進行技術經濟比較，具體經濟指標見下表4。
表4：技術經濟比較表
可得出：推薦經濟效益最好、單機容量為2000kW的WTG1風力發(fā)電機組。
然而，為了分析得出最優(yōu)的塔筒高度方案，還需對每個機位點的資源情況進行深入的精細化分析，從而選出最優(yōu)的塔筒高度，如下：
表5：選定機型不同輪轂高度技術經濟比較表
由上表可知，通過引入不同輪轂高度機組參與方案比選，我們找到了更優(yōu)的布機方案。
如此比選的意義何在？對此我們做了經濟性分析，如下：
表6：方案經濟性對比
經測算，通過引入不同塔筒的高度的方案較單一高度方案，資本金財務內部收益率IRR提高了0.32%，通過反算后與當?shù)氐拿摿蛉济弘妰r相差為0.57-0.567=0.003元/kWh。
可見，通過精細化的優(yōu)化設計，可分析得出更具競爭力的競標電價。
而單一案例是否具有代表性？我們又根據(jù)某實際案例為基礎，進行了一系列的拓展模型分析，如下：
案例二：
某山西省低海拔山區(qū)，裝機容量為50MW，風機選型：2.5MW, 輪轂高度分別為90、100、120、140m。項目接入110kV電壓等級，配套新建一座110kV升壓站，不考慮送出工程費用。出資方式：資本金20%，銀行貸款80%，貸款利率4.9%，建設期1年。概算水平測算數(shù)據(jù)如表7所示。
表7：概算水平測算數(shù)據(jù)表
通過塔筒高度的不同程度提升，增加的發(fā)電量帶來的收益能否抵消對應增加的投資？
以90m為初始輪轂高度，依次提升到目標輪轂高度100m、120m和140m，通過對比塔筒高差提高的小時數(shù)和投資增加后達到相同收益率需提高的小時數(shù)，分析兩者間的對沖關系。
表8：塔筒高度選型對財務收益影響
可見，不同資源區(qū)，風切變不同時，通過提升輪轂高度對財務收益的影響差異較大。
為了更準確的分析差異。我們經過一系列的模型測算，將不同資源條件下，不同資源區(qū)內的對比情況統(tǒng)計如下：
由以上兩表可知，在同等造價水平，保證收益率不變前提下，切變較大時，在III、IV類資源區(qū)，通過更高輪轂高度的方案競配更低電價的效果更明顯。
02、降低工程造價
我國陸上風電場的建設成本及占比見下圖：
注：數(shù)據(jù)來自于隨機選取50個2016~2018年國有發(fā)電集團收口版可研樣本。
其中，方案的優(yōu)劣、設計精細化程度則主要體現(xiàn)在建筑工程成本之中。
降低成本主要從如下方面著手設計：
（1）采用集成化電氣設備：如采用預裝式變電站；在塔筒內設置箱變等。
（2）優(yōu)化道路路徑和工程量：采用三維設計，使道路工程量更貼合實際；路面材料就地或就近選用等。
（3）優(yōu)化集電線路路徑、選擇合理塔型和相應的基礎形式。合理選擇單、雙回路徑，優(yōu)先采用單回路鐵塔；依據(jù)導線型號、氣象條件選擇相應的塔型；根據(jù)地勘報告，配置相應的基礎形式。
（4） 風機基礎進行多方案比選，選取最優(yōu)方案：在符合安全的前提下選用適合場地地質，工程量少造價較低的基礎方案。
以上各項均對建筑工程造價有著較大影響，以下案例尤為典型。
案例三：
該項目為IV類資源區(qū)的山西省，可研、初設階段，所選機型發(fā)生變化，且因兩階段，該企業(yè)對地質勘查工作技術要求程度不同，造成不同階段掌握到的地質情況準確程度有一定差異，對技術方案及工程造價影響不容小覷。
表11：不同機型基礎造價差異表
經過方案優(yōu)化，僅風機基礎方案一項，在保證相同收益時，電價可降低3分錢，這對于競價項目而言，非常可觀。
四、結語
我國風電“井噴式發(fā)展”的時代一去不返，逐步走上“以質取勝”的健康之路。實施“競價”，迎接“平價”是全體中國風電人面臨的新考驗。風電競價不是盲目降價，要做好“應對競價”、“迎接平價”，需全產業(yè)鏈各方、全生命周期各環(huán)節(jié)協(xié)同作用！
精準的資源分析、精細的方案設計僅是手段不同，精細化設計的本質是要求設計方要有高強的服務意識，通過精心的設計為投資方提供高品質、高水準的咨詢設計成果，從而真正發(fā)揮智庫作用，助力風電競價，助力我國風電事業(yè)的健康發(fā)展。
——此文已于2019.2發(fā)表于《風能產業(yè)》雜志
