风电发展中“以大代小”技改方式的研究
高兴强
( 宁夏龙源新能源有限公司，银川 750000)
摘 要：针对中国风电行业面临的风电机组退役问题，对风电场实行“以大代小”技改方式的政策现状进行研究。以宁夏回族自治区的某风电场“以大代小”技改示范项目为例，分析“以大代小”技改项目的安全性、经济性，以及其在技术改造、外送消纳、产业提升、老区振兴 4 个方面的示范效应；提出目前中国推广“以大代小”技改项目存在用地、审批、上网电价3个关键问题，并分别从国家和企业层面提出了相关建议，以期为风电场“以大代小”技改方式提供更多有利的政策和技术环境。
关键词：风电；退役风电机组；以大代小；技改；政策建议；用地问题
中图分类号：F424.6/TK89 文献标志码：A
中国风电发展史上具有里程碑意义的首座风电场——山东省荣成马兰风电场，自 1986 年投产发电至 2015 年退役，累计运行 29 年；同样具有标志意义的宁夏回族自治区 ( 下文简称为“宁夏”) 的首座风电场——贺兰山第一风电场，于2003 年建成投运，距今已运行 20 余年。近年来，越来越多的风电场面临超期服役或达到生命周期的问题，如何妥善处理该问题，这些风电机组是退役还是升级改造，是当前风电发展亟待解决的关键问题。所谓“以大代小”策略，是指用单机容量更大的新型风电机组来替换原有单机容量较小的老旧风电机组，以此提高风电场的整体发电效率和能源利用效率，同时减少对土地资源的占用，是风电场更新换代的有效途径之一。对于宁夏电网接入条件有限或土地资源稀缺的地区，“以大代小”将成为风电发展的重要方式。基于此，本文以宁夏某风电场“以大代小”技改示范项目为例，对“以大代小”技改措施进行分析。
1 “以大代小”支持政策
为贯彻落实“双碳”行动，宁夏率先垂范，打造“以大代小”项目试点。2020 年，宁夏发展改革委下发了《关于统计报送具备风电机组技改条件项目的通知》( 宁发改能源 ( 发展 )[2020]739 号 )，正式启动老旧风电项目技改升级试点工作。2021 年 11 月，宁夏首个“以大代小”等容技改风电项目获批，并于 2023 年 3 月全容量并网发电。
2024 年 1 月 19 日，为统筹推进宁夏风电场改造升级和退役管理工作，鼓励技术进步，提高风电机组能源利用效率和发电效率，按照国家能源局的相关要求，宁夏发展改革委下发了《关于开展 2024 年风电场改造升级项目申报工作的通知》( 宁发改能源 ( 发展 )[2024]60 号 ) [3]，明确申报项目需满足以下条件：并网运行超过 15 年或单机容量小于 1.5 MW( 不含 1.5 MW)；补贴项目应为可再生能源发电补贴核查合规或已转合规的项目；项目需落实用地及电网接入条件，原则上原场址建设，严禁扩大现有规模和范围；生态保护红线和自然保护地内的风电场原则上不进行改造升级。例如：宁夏南部涉及罗山生态保护区和贺兰山、六盘山国家级自然保护地内的风电场，原则上不进行改造升级 [4]。
2 “以大代小”技改示范项目案例分析
本文以宁夏青铜峡市某风电场“以大代小”技改示范项目为例进行分析。该项目原本共有54 台单机容量为 750 kW 的风电机组，型号为金风 S50/750kW，由金风科技股份有限公司生产，总装机容量为 40.5 MW。风电机组运行时间已超过 15 年，满足宁夏风电场改造升级的政策条件，符合产业政策和发展趋势要求。
2.1 拆除替代方案
本示范项目拟拆除全部 54 台风电机组，以“等容 + 增容”开发模式，按照风电机组机位点个数不变的原则，在项目场址范围内风资源较好的位置，通过微观选址，重新布置 54 台单机容量为 4.0 MW 的风电机组，用以替换拆除的风电机组，拟替换后风电场总装机容量为 216 MW。替换的风电机组中，与原风电场等容的风电机组( 即装机容量为 40.5 MW 的部分 ) 接入原 110 kV升压站，作为增容的风电机组 ( 即装机容量为175.5 MW 的部分 ) 接入新建的 110 kV 升压站。同时，还需改建、新建部分场区道路、线路及风电机组吊装平台等。本项目需拆除老旧风电机组及相应的塔筒、配电等装置，拆解后的叶片、塔筒、发电机、齿轮箱等材料、设备全部采用招标形式处置，原场地恢复原貌。
2.2 经济性
本示范项目所在区域风资源条件优越，风电场测风塔代表年 120 m 高度处的风速和风功率密度分别为 6.53 m/s 和 309 W/m2 ，推算得到 140 m高度处的风速和风功率密度分别为 6.76 m/s 和343 W/m2 。技改示范项目投入运行后，装机容量为原先的 5.33 倍，年平均等效利用小时数由不足 1500 h 提升至 3050 h；年平均上网电量达到 65880 万 kWh，是原先的 10.8 倍。
本示范项目在达到全生命周期 (20 年 ) 或40000 h 发电小时数之前，均在补贴政策范围内，上网电价按含税上网电价 0.63 元 /kWh 计算。本项目财务评价采用动态投资法，除考虑常规风电项目投资外，还需要考虑老旧风电机组、箱变的拆解和处置成本，以及场地恢复费用。按现行财务会计制度采用的“有无对比”方法对资本金增量的财务内部收益率进行测算，结果为 7.61%。这一结果表明，本项目具备一定的盈利能力、偿债能力、财务生存能力，总的财务指标可行。
2.3 安全性
近年来，随着风电行业的快速发展，老旧风电场的安全问题逐渐凸显。一些早期建设的风电场由于当时技术水平限制和已运行年限较长等因素，造成风能利用效率较低、预警和故障监测点不足、关键重点部件更换频次高等问题，尤其会出现批量性故障，导致风电场运维成本居高不下，同时也带来了较大的安全风险 ( 比如：倒塔、着火 )。近年来，老旧风电场安全事故频发，比如：2020 年 1 月 2 日，黑龙江省某运行 18 年的风电场发生风电机组倒塔事故；2023 年 5 月 11 日，瑞典某运行超过 20 年的风电场发生风电机组着火事故，导致 3 根叶片脱落；2024 年 1 月 11 日，美国某老旧风电场发生风电机组倒塔后再起火的二次并发事故 [5]。因此，通过对老旧风电机组进行“以大代小”更新改造，可有效避免重大安全隐患。
2.4 示范性意义
2.4.1 技术改造
宁发改能源 ( 发展 )[2020]739 号文的发布实施为宁夏老旧风电机组改造升级开辟了政策先河，目前宁夏地区累计风电装机容量已超过1460 万 kW，单机容量 1.5 MW 及以下的风电机组的装机规模为 504 万 kW，约占风电总装机容量的 35%，升级改造空间巨大。在不扩大风电用地范围的前提下，“以大代小”技改方式可使宁夏风电总装机规模增加 1200 余万 kW。
本示范项目探索性提出了“等容 + 增容”开发模式，为风电项目“以大代小”技改的前期开发、工程建设及生产运行提供了实际经验，树立了示范标杆。
2.4.2 外送消纳
本项目拟通过灵州—绍兴特高压直流输电工程将电力外送至浙江省，符合创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。在“十四五”期间，浙江省电力供需紧张，增加直流输电的电力供应有利于满足其增长的负荷需求，可保证电网的供电安全；且通过新增可再生能源电量，可在保证浙江省电力供给的基础上，优化其能源的结构，提高非化石能源消耗比重，加快能源绿色发展进程。
2.4.3 产业提升
相较于当前先进的风电技术，早期的部分老旧风电机组已逐渐被划为不良资产行列。本项目的实施能够充分利用宁夏地区优良的风能资源，提升能源利用效率；对于淘汰落后风电机组、优化存量产能、加快推动产业结构转型有示范作用。既能促进宁夏调整能源结构，推进能源体系清洁低碳发展，又对加快构建适应高比例可再生能源的新型电力系统具有重要意义 [6]。
2.4.4 老区振兴
2015 年，习近平总书记在陕西省延安市主持召开了陕甘宁革命老区脱贫致富座谈会，会议上提出，“要加大投入支持力度，采取更加倾斜的政策，加大对老区发展的支持。”[7] 在宁夏青铜峡市大力发展可再生能源产业，推进“以大代小”技改示范项目，有利于优化青铜峡市的能源结构，也有利于推动产业结构向“低污染、低能耗、高效益”的高新技术产业结构转变。
2.5 小结
综上所述，“以大代小”技改示范项目通过充分利用宁夏地区的风能资源，显著提升了老旧风电场的效能，且生产的绿色无污染电力对于改善电力系统的能源结构具有重要意义。不仅实现了电力供应的多元化，提高了电网中可再生能源发电的比例，还优化了电源结构，为社会和经济的可持续发展提供了有力保障。风电项目“以大代小”的更新改造与可再生能源发展规划和能源产业发展方向高度一致，对于加速实现“双碳”目标具有积极的促进作用。
3 “以大代小”技改项目遇到的主要问题
3.1 用地矛盾突出
“以大代小”技改项目实施时，由于大容量风电机组拥有更高的塔筒和更长的叶片，相较于原本小容量风电机组需要更大的空间，导致技改后风电机组间距增加，原有的机位点几乎全部不能再利用，需要重新微观选址并办理新机位点的用地手续。2024 年 2 月 8 日，国家林业和草原局发布了《关于规范风电场项目建设使用林地有关工作的通知》( 征求意见稿 ) 公开征求意见 [8]，明确指出，风电场项目选址应当避让生态保护红线内的林地。受环保因素制约，宁夏许多风电场原规划场址范围已划为生态红线保护区域，比如：罗山自然保护区、六盘山自然保护区、贺兰山自然保护区等周边均划为生态缓冲地带，不得进行项目改造。
3.2 暂未明确审批流程
目前，“以大代小”技改项目没有明确的审批政策，新的技改项目仍需要省 ( 市、自治区 ) 发展改革委重新开展论证、立项、核准 ( 备案 ) 等流程；电网公司需要重新评审系统接入方案，并出具接入电网意见；自然资源局、林业和草原局等部门还需要重新出具土地可利用的支持性文件，这与重新开发新风电项目的流程几乎没有区别。
3.3 上网电价问题
宁夏的标杆电价为 0.2595 元 /kWh，属于全国电价较低省份之一。“以大代小”技改项目中的多发电量若按原来项目电价进行结算，会与国家层面的政策相冲突；但若按新政策结算电价，又会对风电企业造成巨大损失，甚至可能导致该项目失败。以本文中的“以大代小”技改示范项目为例，按照宁夏地区风电场全生命周期有效利用小时数为 40000 h 计算，该项目每年的补贴小时数仅 2000 h，超出的 1050 h 将按照平价结算，这严重影响了该项目收益水平。
4.1 国家及地方政府层面
1) 审批政策制定。建议国家或地方政府尽快出台针对“以大代小”技改项目的开发审批政策，简化审批流程，提高项目的实施效率。
2) 用地、用林细则。建议结合《风电场改造升级和退役管理办法》，出台明确的用地、用林等项目前期手续办理细则；根据具体情况调整生态保护红线和自然保护区的范围，并通过土地置换的方式获取新的风电机组机位点。
3) 补贴政策调整。建议国家统筹考虑，以20 年全生命周期为基础进行补贴，全生命周期期内的技改项目全额享受原电价及补贴；超过 20 年的技改项目再计算总发电小时数是否超出合理利用小时数，超过合理利用小时数的技改项目停止补贴，未超过的技改项目继续享受补贴。
4)申报年限调整。适当调整对于申报年限(15年 ) 的要求，对于因设备质量、风电机组选型、风电机组维护水平等影响因素导致运行质量低的项目，在完成相关评估后也可以参与技术升级改造工作。
5) 明确技改标准。建议国家能源局明确“以大代小”技改项目的相关标准，比如：在原风电场场址范围内，通过优化风电机组选型和微观选址，科学合理地增加总装机容量；并根据原升压站的消纳能力确定是否进一步扩建主变容量。
4.2 企业层面
1) 补贴政策把握：企业应准确把握国家关于可再生能源发电补贴的政策和要求，确保企业技改项目符合申报条件。
2) 沟通合作加强：企业应加强与各地政府主管部门、电网企业的沟通和合作，根据原风电场运行情况，论证其技改方案。对于已经达到设计使用年限的风电机组进行安全性评估，确保技改项目实施具备可行性，并积极上报相关部门进行审核。
3) 用地及电网接入落实：企业应落实用地及电网接入条件，深度参与风电场前期选址及资源复核，确保在有限的空间里做到容量、资源利用最大化，从而确保项目具有良好的投资回报率。
5 结论
本文以宁夏某风电场“以大代小”技改示范项目为例，通过研究风电机组“以大代小”技改的政策环境，全面分析了“以大代小”技改项目的安全性、经济性，以及其在技术改造、外送消纳、产业提升、老区振兴 4 个方面的示范效应。“以大代小”技改项目符合可再生能源发展规划和能源产业发展方向，对于实现“双碳”目标具有积极的促进作用。针对目前“以大代小”技改项目在推广过程中面临的用地、审批、电价这 3 个关键问题，分别从国家和企业层面提出了相关建议，旨在为后续“以大代小”技改项目提供更加有利的政策环境和实施指导。
［参考文献］
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[7]延安市政府办综合六科 . 关于我市新能源产业发展的调研报告 [J]. 延安市人民政府政报，2019(8)：41-45.
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