位于西藏的措美哲古風電場，是目前世界上海拔最高的風電項目。該項目創(chuàng)造了雪域高原風電建設史的奇跡，打破了空氣密度低、風能不具利用價值的誤區(qū)。
湛藍的天空、連綿的雪山、奔騰的江水、圣潔的雪域高原，長風浩蕩，經(jīng)年不息。在我國西南邊陲坐落著一個鮮為人知的偏遠縣城——措美，藏語意為“湖的下游”。2021年12月22日，在海拔5000多米的措美哲古鎮(zhèn)，10臺銀白色的風電機組威武矗立，喜馬拉雅北麓的山風呼嘯而至，帶動葉片徐徐旋轉(zhuǎn)，電流轉(zhuǎn)瞬間并入西藏電網(wǎng)，送入千家萬戶。截至2022年10月22日，由三峽集團投資的世界海拔最高的風電場，其發(fā)電量已突破6000萬千瓦時。該項目為區(qū)域內(nèi)超高海拔的規(guī)?；L電開發(fā)提供了研究成果和工程借鑒，也將助力西藏雅江中游水風光多能互補基地的建設。
欲善其事，必利其器
青藏高原山脈多東西走向，地勢由西向東降低，地面海拔高程伴隨緯度的升高發(fā)生急劇的變化，更加助長了西風的強度和頻次。據(jù)氣象數(shù)據(jù)分析，青藏高原大風季集中在冬春季節(jié)，風速高且持續(xù)時間長。據(jù)評估，西藏風能資源技術開發(fā)量達到了6億千瓦，部分高海拔地區(qū)年有效利用小時數(shù)可達4000小時。然而，由于高原的低氣壓、強紫外線、低空氣密度，風能資源長期以來被認為是“有氣無力”，不具有開發(fā)利用價值。
這種刻板的印象缺乏科學驗證。經(jīng)氣象專家評估，證明在年平均風功率密度400瓦/平方米的風能資源條件下，海拔高度4600米的地區(qū)可以與海拔高度1100米的地區(qū)獲得同樣的風力發(fā)電量。并且，隨著高原型風電機組效率的提升，可開發(fā)資源將會更多。
措美哲古鎮(zhèn)風電場就位于喜馬拉雅風帶上，平均海拔介于5000~5065米，風能資源優(yōu)良。該項目由三峽集團投資、中國電建成都院EPC總承包建設、水電五局、水電六局及中國安能參建，總裝機容量為2.2萬千瓦，項目采用：5臺單機容量2.2兆瓦的東方風電直驅(qū)機組，5臺單機容量2.2兆瓦的運達股份雙饋機組，并配套建設1座110kV升壓站。
5000米已經(jīng)接近超高海拔與極高海拔的臨界點，在如此高的地方建設風電場史無前例，這意味著無經(jīng)驗可循，無技術可依。由于超高海拔地區(qū)大氣壓力和空氣密度只有沿海地區(qū)的60%，業(yè)內(nèi)專家向《風能》解釋，這將導致風電機組推力嚴重下降、更容易造成葉片失速，并且對氣動性能優(yōu)化、電氣部件絕緣及散熱性能提升、高輻射環(huán)境下機組防護設計優(yōu)化等方面提出更大挑戰(zhàn)。
此外，過大的晝夜溫差、雷暴頻次高對風電機組的材料耐疲勞性也帶來很大挑戰(zhàn)。針對高海拔的環(huán)境特點，兩家風電設備供應商全力以赴，在機組設備元器件的選擇、電氣設備設計及加工工藝，包括投運后的控制策略，都進行了系統(tǒng)性的技術改造和科技創(chuàng)新。
葉片作為機組的核心部件，也是受環(huán)境影響最大的部件。東方風電措美項目機組的主設計師楊奎斌在接受《風能》采訪時表示，面對氣動性能降低和葉片失速等問題，東方風電經(jīng)過數(shù)次仿真及試驗驗證，攻克了基于雷諾數(shù)的翼型氣動性能、大厚度翼型等難題；同時創(chuàng)新性地結合超高海拔區(qū)域定制化的控制策略及渦流發(fā)生器技術，解決了超高海拔地區(qū)葉片失速的行業(yè)難題，在提高機組發(fā)電量5%的同時，也保證了機組的可靠運行。同樣，運達股份也通過建立葉片全尺寸模型，模擬葉片氣動性能，設計了氣動性能優(yōu)異的特殊翼型，安裝遲氣流分離的渦流發(fā)生器，并反復進行設計迭代，在保證發(fā)電量的條件下，將載荷降至最小。
超高海拔給風電機組帶來的另一個較大的問題是絕緣與散熱。對此，運達股份技術中心超高海拔機組產(chǎn)品經(jīng)理于海舒向《風能》介紹，技術中心進行了整機的流場仿真分析，根據(jù)分析結果，謹慎選擇了大部件冷卻方式，以及降容設計系數(shù)，其目的是避免過度設計增加成本和復雜度。
完成電氣部件設計和生產(chǎn)后，為了驗證相關設計效果，設計工程師對所有電氣大部件進了聯(lián)合低氣壓試驗，模擬在6000米海拔上的實際工作狀況，結果一次性通過溫升、耐壓、雷擊沖擊等全部電氣性能測試。而東方風電有大批量海拔在3000~4000米范圍內(nèi)的高原型機組應用業(yè)績，收集了多年來大量電氣系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，包括絕緣特性、溫升狀況等，并從繞組耐壓、防電暈、電氣部件間距等方面進行了適應性的設計，通過了低氣壓、工頻耐壓、沖擊耐壓、高低溫試驗等一些列全方位的環(huán)境適應性試驗的驗證。
如今，機組運行安全穩(wěn)定，發(fā)電量成績斐然，足以打破行業(yè)內(nèi)在空氣密度低，超高海拔地區(qū)不具備開發(fā)價值的誤區(qū)。
欲登絕頂，莫辭勞苦
措美哲古風電項目所在地雪山湖谷縱橫、大小山脈連綿起伏，常年溫度8.2℃。在條件如此惡劣的地方施工，人員和設備安全、組織調(diào)度、運輸?shù)跹b、運營管理等面臨著多重考驗。
從2019年6月項目獲得自治區(qū)核準批復，到吊裝，及運維，三峽集團西藏能源投資有限公司山南分公司主管尹舒展就一直奮戰(zhàn)在這個項目上。
談起項目建設時的艱辛，尹舒展向《風能》描述道：“項目所在地距離駐地有100多公里，方圓幾十里渺無人煙，寒風刺骨。現(xiàn)場交流時，講話者的聲音常常被風吞噬。隨著海拔一點點升高，人體內(nèi)儲存的氧氣會快速流失，很多人出現(xiàn)不同程度的高原反應，頭疼肚脹、失眠多夢，嚴重的會導致呼吸困難、意識不清，施工人員需要頻繁更換。軍大衣和氧氣瓶成了我們的護身符；沒有餐飲住宿條件，大家喝的是燒不燙的水，吃的是泡不熟的方便面。更沒有手機和網(wǎng)絡信號，僅有一部調(diào)度座機可與外界聯(lián)系。”
人有“高反”，機器也會產(chǎn)生高原反應，出現(xiàn)降耗降容的現(xiàn)象。比如起吊機械時，由于氧氣不足燃燒不充分，設備無法達到與平原地區(qū)相同的出力效果。面對橫在眼前的重重困難和迫近的并網(wǎng)截止日期，各參建單位都竭盡全力?！把鹾康蜁乐赜绊懽鳂I(yè)安全和進度，這要求組織計劃具有嚴密的實操性。”尹舒展介紹說，每臺風電機組有大大小小140多個部件，分布在全國各地，要統(tǒng)籌考慮各廠家能不能按時供貨，送往西藏。要結合并網(wǎng)節(jié)奏，梳理到貨順序，根據(jù)天氣情況安排合理的工期。
由于在西藏建設風電場幾乎沒有經(jīng)驗可循，進藏之路困難重重。需要協(xié)調(diào)當?shù)亟煌ㄟ\輸、市政等各個管理部門，一些超大部件需要交警押運才能通行。安裝環(huán)節(jié)異常緊張，為了充分利用每天僅有幾個小時低風速的黃金窗口期，建設者們需要凌晨四五點起床，在漆黑的崎嶇山路上顛簸2個多小時才能到達現(xiàn)場。為了搶占一年中的低風速時段，所有設備須在2021年9月底前運抵機位。每次吊裝前，建設單位、制造廠家、設計人員、安裝人員，幾支隊伍嚴陣以待，以便出現(xiàn)問題時能夠及時處理。
幸運的是，最后一臺機組在2021年10月7日成功完成吊裝。此后，機組調(diào)試、靜態(tài)實驗緊鑼密鼓地開展。并網(wǎng)前兩天，尹舒展帶領參與各方人員20多人，連續(xù)奮戰(zhàn)2天2夜幾乎沒合眼，與國網(wǎng)西藏調(diào)度中心密切配合，終于安全可靠地實現(xiàn)并網(wǎng)。
2021年12月22日上午10點左右，山南市及措美縣主要負責人、地方能源主管部門負責人親臨現(xiàn)場，當對講機中響起“措美哲古風電場并網(wǎng)正式啟動”的聲音時，5號機組的葉片率先開始旋轉(zhuǎn)。西藏第一個超高海拔并網(wǎng)風電項目開始發(fā)電。
在中控室，山南市主要負責人評價道：三峽集團在措美風電開發(fā)建設的一小步，是西藏山南清潔能源發(fā)展和進步的一大步。2021年12月29日，措美哲古風電場實現(xiàn)全容量并網(wǎng)。
措美哲古風電場的成功開發(fā)建設與安全穩(wěn)定運行，驗證了超高海拔地區(qū)是可以開發(fā)風電的，風能資源從技術上是可以突破的。作為國家超高海拔風電科研示范項目，措美哲古風電場對探索解決高海拔風能資源特性、地理特性、氣候特性具有重要意義；對風電場選址、測風、設計、開發(fā)建設、運營管理方案以及風電機組設備元器件選擇、絕緣設計、加工工藝、控制策略等也具有重要的實踐價值。據(jù)悉，措美哲古風電場是措美縣打造包括風、光、地熱能在內(nèi)的一體化清潔能源基地的重要一環(huán)，總裝機約5萬千瓦的風電二期項目已在實施中。
如今，駐地條件已經(jīng)改善很多，升壓站內(nèi)有人24小時駐守，備品備件充足。在通往現(xiàn)場的路上，狐貍、藏野驢、巖羊悠然逡巡。遠處，巨大的風電機組已經(jīng)縮成小小的剪影，與碧波蕩漾的哲古湖、連綿起伏的雪山，伸手可摘星的夜空融為一體。
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