风电在输送、分配和使用过程中多节约一度电，就少消耗一部分化石能源，节能降耗同样重要
随着全社会节能意识的逐渐提高和风力发电技术的日趋成熟，近几年来我国每年新增风电建设项目数以百计，仅2012年新增装机容量就超过了1500万千瓦，占全球新增风电装机容量的1/3以上；预计“十二五”后两年还将新增2000多万千瓦，“十三五”期间再新增1亿千瓦。
然而在风力发电技术已日趋成熟的今天，风电项目的节能评估工作却刚刚起步，仍处于摸索阶段，其能效水平有待提高，节能措施也有待挖掘。结合近百个风电项目的节能评估与评审经验，来探索分析风电节能潜力及措施就相当必要。
电力、汽油和柴油消耗为主
风力发电，顾名思义，以风力驱动叶片旋转，带动发电机将风能转化为电能的发电技术。发出的电力，风电机组加热、冷却、变桨、偏航等自用电设备，升压站配套的通信、监控、继电保护、照明、暖通等设备以及办公生活设施消耗掉一部分；经低压电缆、升压变压器、集电线路、主变压器等输送至电网，输变电过程中损耗掉一部分。此外，为了运维检修需要风电场配置一定数量的车辆，消耗少量汽油；对于海上和潮间带风电场一般还配置应急柴油发电机和巡视船只，消耗少量柴油。
因此，风电场运行期消耗的主要能源为电力、汽油和柴油。对于作为耗能工质的水，如自行取自深井或江河之中，所消耗的电能已计入项目综合能耗，水不再折算能耗重复计入；如因当地水量、水质限制，取自自来水公司经罐车定期运输到场内蓄水池，则需根据实际情况或《综合能耗计算通则》核算取水能耗。
评审重点关注用电率
风电场的能效指标包括两个层次：首先是设备的能效指标，反映设备单体的能源利用效率；然后是项目的能效指标，反映项目整体的能源利用效率。
风电场中的设备，包括用于输变电的变压器、线缆以及无功补偿装置等；升压站配套的通信、监控、继电保护、照明、暖通设备及站用变压器等；生活、办公建筑的照明、暖通、给排水设备等。变压器、通风机、水泵、空调等通用设备应选用优于1级能效水平或节能评价值的节能型设备，相关能效标准如下表所示；非通用设备应深入调研、反复比选，选择同类产品中损耗低、效率高的设备。
风电场通用设备能效标准一览表
序号 设备类别 能效标准
1 变压器 《电力变压器能效限定值及能效等级》（GB24790-2009）
《三相配电变压器能效限定值及能效等级》（GB20052-2013）
2 通风机 《通风机能效限定值及能效等级》（GB19761-2009）
3 水泵 《清水离心泵能效限定值及节能评价值》（GB19762-2007）
4 空调 《房间空气调节器能效限定值及能效等级》（GB12021.3-2010）
《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》
（GB19576-2004）
《多联式空调（热泵）机组能效限定值及能效等级》
（GB 21454-2008）
风电场运行期主要消耗电能，因此能效指标用以反映电能消耗和损耗的程度，包括综合场用电率、站用电率、发电场用电率和送出线损率4个指标。节能评估和审查工作中重点关注的是前两项指标，即综合场用电率和站用电率。
何为综合场用电率？综合场用电率即为统计周期内风电场在生产运行过程中所使用和损耗的全部电量占发电量的百分比。而站用电率则是统计周期内风电场变电站用电量占发电量的百分比。
常用的项目能效水平评估方法包括标准对照法、类比分析法和专家判断法。标准对照法，是指通过对照相关法规、政策、行业及产业技术指标和规范等，对项目的能源利用是否科学合理进行分析评估。风电项目的能效水平受风资源、地形、气候等自然条件以及风电机组类型、单机容量、风电场装机规模等建设方案因素的影响较大，因此尚无通用的能效限额标准可供对照，目前主要采用类比分析法和专家判断法进行评估，即与自然条件和建设方案相近的工程进行对比，或利用专家的经验、知识和技能对项目的能源利用是否科学合理进行分析判断。新建风电项目的整体能效水平应达到行业内先进水平。
节能覆盖“全过程”
风力发电属可再生能源发电，因此曾有观点对风电项目开展节能评估工作的必要性存在争议；但从电力消费的角度来看，风电项目所发出的电力与化石能源所发的电力没有本质差别，在输送、分配和使用过程中多节约一度电，就少消耗一部分化石能源，因此其节能降耗工作同等重要。可采取以下措施降低能耗：
首先，提高机舱保温性能，合理设定加热器启停温度。
风电机组内部加热器包括机舱加热器（低温型机组）、齿轮油加热器和控制柜加热器等，功率在几千瓦至几十千瓦不等。机舱加热器常见的启停温度分别为5℃和15℃。对于严寒地区，待机时机舱加热器将长期处于工作状态，但实验证实多数机组在-5℃乃至-10℃仍可稳定运行。因此，可通过提高机舱的冬季保温性能、适当调低加热器的温度设定值，来减少加热器的运行时间。齿轮油加热器、控制柜加热器、风速仪和风向标加热器等也可采用相同的方法节约电耗。
其次，优化变桨控制策略，低风速时锁定桨距角。
变桨距风电机组通过实时调整桨距角，来实现在额定风速之前最大程度吸收风能，在额定风速之后保持功率稳定。在切入风速至额定风速时段，桨距角始终处于恒定值（0°），但实际运行中如果控制策略存在缺陷将可能导致桨距角超调甚至振荡失稳，待机状态时变桨伺服机构仍在不停动作，耗电量较大。因此，可通过优化控制策略，尽量避免超调和失稳；同时还可考虑在无风或小风天气下将桨距角锁定至目标值，减少变桨控制系统的电耗。
然后就是根据风资源情况修正偏航启动风速，降低偏航系统能耗。
偏航系统在风向变化时调整风轮使其快速平稳地对准风向，以获得最大的风能。风电机组设计时通常以空气密度1.25千克/立方米来设定偏航启动风速，约3米/秒，但风电场的实际空气密度与此值有一定偏差，因此可对偏航启动风速进行修正。例如我国内蒙地区某风电场空气密度为1.04千克/立方米，经统计全年平均切入风速约3.93米/秒，这种情况下可将偏航启动风速调整为3.9米/秒，避免偏航磨损和风电机组空转，降低偏航系统能耗。
最后，则是选用低损耗的变压器，减小变电损耗。
风电场中的变电损耗比例较大，选择低损耗的主变压器、升压变压器和站用变压器，节能效果十分可观。以我国河北地区某30万千瓦风电场（年利用小时数2400小时）为例，如选用2台150MVA的9型主变压器，年损耗电量约140万千瓦时，如升级为10型变压器，损耗可降低9%左右，如选用优于1级能效水平的11型变压器，损耗可降低17%左右，节电23.5万千瓦时。
除此，还可以通过优化集电线路布置方案、调整变压器分接头合理提高电压水平、优化风电机组和无功补偿装置的控制策略提高无功功率就地平衡水平、安装太阳能热水器等措施来进一步降低风电场的综合场用电率，提高风电场的整体能效水平。
科学有序地发展风电是我国实现节能降耗、低碳发展的必由之路，发展空间十分广阔。积极开展风电项目的节能评估工作，使其成为“全过程、无盲点”的节能项目，具有重要的现实意义和战略意义。目前，缺乏可供对照的能效限额标准和详实可靠的能效类比数据，还需在以后的工作中不断探索研究和搜集整理，为风电项目节能评估工作的顺利推进创造有利条件。（作者单位：中国国际工程咨询公司）