科技日报记者 王禹涵
“这是陕西省首个风电场改造升级项目，目前项目已进入审批核准阶段。”11月15日，中国绿发投资集团有限公司鲁能新能源陕西分公司（以下简称中国绿发陕西分公司）党支部书记、负责人刘树国指着山坡上缓缓转动的“大风车”对记者说。
榆林市靖边县地处陕西“风口”，风力资源充沛。中国绿发陕西分公司靖边风电场（以下简称靖边风电场）曾经拿下了陕西省首个新能源建设指标。它是全省首个并网的风力发电场，如今，又将成为国家能源设备更新新政出台后、陕西省首个风电场改造升级项目。
“以大换小”换出发展空间
今年8月，陕西省能源局批准了靖边风电场一期项目100兆瓦风电改造增容项目，这批“服役”14年之久的风电机组将开启陕西省风电场改造的序幕。
大自然馈赠的风能被转化为源源不断的“绿电”。数据显示，该风电场投运近14年，一期项目38台机组年利用小时数1673小时、累计发电10.33亿千瓦时，创造经济价值6亿元，每年节约标煤2.4万吨，减少二氧化碳排放7.45万吨。
然而，这座风电场由于建成时间较早，风能资源利用不充分、风机设备与目前主流风机相比发电效率偏低，已经不能满足当前对可再生能源的需求。
“目前老旧机组一年的运维费用约为300万元，主要消耗在风机日常维护所需的材料、大部件更换上。”靖边风电场场长慕宏给记者算了一笔账。
据了解，靖边风力资源好，是陕西省风能资源的核心区，风速达到6米/秒以上，年有效发电小时数可达2200小时。
“通过设备更新、增容扩能，新机组的‘捕风’能力将实现跨越式升级，单机等效满发小时数增长近1.5倍。”慕宏介绍，该项目原有38台单机容量1.25兆瓦的风电机组，高度90米，叶片直径120米。改造升级后，拟安装16台单机容量为6.25兆瓦的风电机组，风机高度达120米，叶片直径达220米。
记者了解到，项目改造升级后，总装机容量由47.5兆瓦增容至100兆瓦，年发电量2.44亿千瓦时，年利用小时数达到2441小时，且每年节约标煤7.36万吨，减排二氧化碳22.86万吨。
升级改造后的风电场不仅提高了风电机组的整体发电能力及运行可靠性，还为企业节约了近7亩的土地。“考虑到原有风电机组距离临近村庄直线距离约150米，我们主动调整设计方案减少机位，不再使用临近村庄的风机点位。”慕宏表示。
今年8月，国家发展改革委、国家能源局联合发布《能源重点领域大规模设备更新实施方案》，提出鼓励并网运行超过15年或单台机组容量小于1.5兆瓦的风电场开展改造升级。多家券商研究报告认为，该方案将推动能源重点领域大规模设备更新和技术改造。有测算显示，能源设备更新换代、以旧换新、循环利用将迎来新的机遇，带动形成上万亿元市场。
创新技术支撑“以旧换新”
构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标重要支撑。近年来，我国新能源产业迅速发展，装机规模快速增长，而风电、光伏等新能源电源具有不稳定性，高比例新能源并网也给电力系统的稳定运行带来挑战。
据了解，靖边风电场容量改造升级项目采用了目前行业内领先的自同步电压源友好并网技术，该技术由中国绿发投资集团有限公司联合上海交通大学自主研发，能够解决新能源并网的稳定性问题。
自同步电压源友好并网技术于2023年入选第三批国家能源领域首台（套）重大技术装备（项目）名单，并在中国绿发甘肃干河口风电场通过实证测试。上海交通大学能源研究院副院长、国家能源智能电网（上海）研发中心常务副主任蔡旭表示，该技术让新能源机组具备构建电压和频率的能力，在电力系统出现部分毫秒级故障中提供暂态支撑，提升新型电力系统的稳定运行能力。
“靖边风电场的16台6.25兆瓦大型机组将全部采用自同步电压源控制技术，使得风电机组在与电网并网时具备自主调节电压和频率的能力，达到了与传统火电机组相媲美的稳定性，又能拥有传统火电机组不具备的离网运行、黑启动等能力。”刘树国说。
在中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩看来，通过改造升级，把更先进的设备应用到风电场、光伏电站，结合输电设备和火电灵活性改造，可提升新能源消纳能力。
近年来，我国大量开发使用风力发电，产业升级迭代快，早期投运的风电设备将逐步迎来“退役”潮。而风电机组的叶片、机械和电气等部件主要材料，仍有一定的回收利用价值。
作为陕西省首个开展风电设备改造升级的项目，中国绿发陕西分公司正在与集团总部共同商议风电旧设备的处理问题。一方面是以叶片、机舱罩为代表的纤维复合材料等固体废物，可以制成不同尺寸的再生纤维，应用于混凝土、抗裂砂浆等建筑材料制品中，再服务于万亿级的建筑工程行业。其次是以齿轮箱、发电机、塔筒为代表的大部件，主要以回收金属原材料为主；对于有市场需求的大部件进行清复、检测后，还可以当作备用设备使用。
“公司将在风电旧设备的回收利用上进行有益探索，希望推动能源设备循环利用、变废为宝，助力国民经济循环质量和水平持续提升。”刘树国说。
