圖為靖邊風電場。 受訪者供圖

當前，我國風電場改造正在政策推動和市場需求的雙重作用下加速發展，陜西邁出堅實一步。

今年8月，陜西省能源局批準中國綠發陜西分公司靖邊風電場(以下簡稱“靖邊風電場”)一期項目100兆瓦風電改造增容項目，目前相關籌備工作正在緊鑼密鼓地開展。

中國綠發陜西分公司黨支部書記、負責人劉樹國日前接受科技日報記者采訪時介紹，靖邊風電場是陜西首個并網的風力發電場。如今，它又成為國家能源設備更新相關政策出臺后陜西首個風電場改造升級項目。

提升發電能力

靖邊風電場投運近14年，一期項目38臺機組年利用小時數為1673小時，累計發電10.33億千瓦時，創造經濟價值6億元，每年節約標煤2.4萬噸，減少二氧化碳排放7.45萬噸。

然而，這座風電場由于建成時間較早，風能資源利用不充分，風機技術有待進一步提升。風機設備發電效率與目前主流風機相比偏低，已經不能滿足當前對可再生能源的需求。

“目前老舊機組一年的運維費用約為300萬元，主要消耗在風機日常維護所需的材料、大部件更換上。”靖邊風電場場長慕宏給記者算了一筆賬。

榆林市靖邊縣地處陜西“風口”，是陜西省風能資源的核心區，風速達到6米/秒以上，年有效發電小時數可達2200小時。通過“以大換小”，風電場將原來的部分老舊機組替換為容量更大、葉片更長、塔筒更高的風電機組。“新機組的捕風能力將實現跨越式升級，單機等效滿發小時數增長近1.5倍。”慕宏介紹，靖邊風電場一期項目原有38臺風電機組，單機容量為1.25兆瓦，高度65米，葉輪直徑70米;改造升級后，擬安裝16臺單機容量為6.25兆瓦的風電機組，風機高度125米，葉輪直徑220米。

改造升級項目完成后，靖邊風電場一期項目總裝機容量將由47.5兆瓦增容至100兆瓦，年發電量將達2.44億千瓦時，年利用小時數可達2441小時。此外，每年可節約標煤7.36萬噸，減排二氧化碳22.86萬噸。

“以大換小”，用更少的風機實現更高的發電能力，整體上有利于減少風機占地面積，騰出發展空間。改造升級項目不僅提高了風電機組的整體發電能力及運行可靠性，還節約了近7畝土地。“考慮到原有風電機組距離臨近村莊直線距離約150米，我們主動調整設計方案，減少機位，不再使用臨近村莊的風機點位，能減少風機噪音干擾，切實提升周邊村民的生活幸福感。”慕宏說。

強化技術支撐

近年來，我國新能源產業迅速發展，裝機規模快速增長，而風電等新能源電源具有不穩定性，高比例新能源并網給電力系統的穩定運行帶來挑戰。

靖邊風電場改造增容項目采用目前行業內領先的自同步電壓源友好并網技術。該技術由中國綠發投資集團有限公司聯合上海交通大學自主研發，有利于提升新能源并網的穩定性。

上海交通大學能源研究院副院長、國家能源智能電網(上海)研發中心常務副主任蔡旭說，自同步電壓源友好并網技術可讓新能源機組具備構建電壓和頻率的能力，在電力系統出現部分毫秒級故障時提供暫態支撐，有助于提升新型電力系統的穩定運行能力。

在甘肅省干河口南北風電場，自同步電壓源友好并網技術已開展示范應用。2023年，國家能源局公布第三批能源領域首臺(套)重大技術裝備(項目)名單，“基于雙饋風電機組采用自同步電壓源控制體現同步機特性的百兆瓦級風力發電系統”入選。

“靖邊風電場的16臺6.25兆瓦大型機組將全部采用自同步電壓源控制技術，使風電機組在并網時具備自主調節電壓和頻率的能力，既達到可與傳統火電機組相媲美的穩定性，又能擁有傳統火電機組不具備的離網運行、黑啟動等能力。”劉樹國說。

中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖認為，通過改造升級，把更先進的設備應用到風電場、光伏電站，再結合輸電設備和火電進行靈活性改造，可提升新能源消納能力。

推進循環利用

靖邊風電場設備“上新”，是我國風電場改造升級的縮影。

我國多地積極開展風電場改造升級試點探索。今年7月底，河北省11個風電場改造升級項目獲得國家首批批復，進行改造升級和設備更新后，規模將由52.95萬千瓦增至162.899萬千瓦;日前，龍源電力福建公司莆田南日島三期120兆瓦增容技改項目獲福建省發展改革委批復，擬拆除57臺單機容量為850千瓦的風電機組，新建16臺單機容量為7.5兆瓦的風電機組……

相關部門對風電場改造升級的政策導向也愈加清晰明朗。2023年，國家能源局印發《風電場改造升級和退役管理辦法》，鼓勵并網運行超過15年或單臺機組容量小于1.5兆瓦的風電場開展改造升級。今年8月，國家發展改革委、國家能源局聯合發布《能源重點領域大規模設備更新實施方案》，“推進風電設備更新和循環利用”是其中一項重點任務。

有測算顯示，能源設備更新換代、以舊換新、循環利用將迎來新機遇，帶動形成上萬億元市場。其中，風電場退役的廢棄物循環利用和處置引發廣泛關注。近年來，我國大力開發使用風力發電，產業升級迭代快，早期投運的風電設備將逐步迎來退役潮。而風電機組的葉片、機械等部件主要材料，仍有一定回收利用價值。

靖邊風電場改造升級中，如何處置舊設備是一道“必答題”。要答好這道題，需把握好“破”與“立”的辯證法。“公司將積極探索風電舊設備的回收利用，希望推動能源設備循環利用。”劉樹國舉例說，葉片、機艙罩這類由纖維復合材料構成的固體廢棄物，可以制成不同規格的再生纖維，應用于混凝土、抗裂砂漿等建筑材料制品中，服務建筑工程行業;齒輪箱、發電機、塔筒等大部件，主要以金屬原材料回收為主，對有市場需求的大部件進行清洗、檢測后，還可以作為備用設備使用。

受訪專家認為，隨著越來越多企業、科研機構開展新技術、新標準和新場景研究，我國將不斷建立健全風電循環利用產業鏈體系，培育和壯大風電產業循環利用新業態。