風電場可研解析

風能資源測量與評估風電場可研風電場建設(shè)的前期工作——風電場可研風能資源測量與評估風電場可研風電項目開發(fā)前期工作流程?風電場宏觀選址階段?風電場風資源測量階段?風電場工程規(guī)劃階段?風電場預可可研研階/段可研階段?風電項目核準階段風能資源測量與評估風電場可研在風電場工程規(guī)劃基礎(chǔ)上，根據(jù)風電項目核準要求，進行風電場預可研/可研報告編制。指導文件：《風力發(fā)電場項目可行性研究報告編制

規(guī)程》（DL/T5067-1996）；《風電場工程可行性研究報告編制辦法》（發(fā)改能源[2005]899號）。風電場可研報告最重要的三個參數(shù)：風電場年等效上網(wǎng)小時數(shù)、風電場單位千瓦造價、資本金財務內(nèi)部收益率。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段四個重要的專題風資源評估風電機組選型風電機組微觀選址風電場發(fā)電量計算風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之一：風資源評估（如何判斷風電場資源的優(yōu)劣）風資源評估的出發(fā)點和落腳點：風電機組，既要保證風電機組多發(fā)電，又要保證機組疲勞載荷和極限載荷在設(shè)計指標范圍之內(nèi)。脫離風電機組來談風資源是沒有依據(jù)的。風資源各主要評價指標的意義：風電場輪轂高度處年平均風速和風功率密度：評估風資源豐富程度表面的、初步的、直觀指標，是片面的。風電場風速頻率分布曲線是與風電場發(fā)電量緊密相關(guān)的主要指標風電場有效風能玫瑰圖是決定風電場布置方式和裝機容量的主要指標。風向變化幅度大小、風切變大小、湍流強度大小是風能質(zhì)量指標直接影響風電機組的疲勞載荷，并間接影響發(fā)電量。風電場50年一遇最大風速直接影響風電機組的極限載荷。風電場風速日變化和年變化是研究風資源的時間分布規(guī)律，看其是否與電網(wǎng)負荷特性相吻合。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型風電機組選型并網(wǎng)型風電機組經(jīng)過幾十年的發(fā)展，基本上淘汰了一些不實用、技術(shù)有缺陷或者不具備商業(yè)價值的形式，形成了現(xiàn)在最常見的水平軸、3葉片、上風向、管式塔的統(tǒng)一模式。風電界對機組形式的的認識短期內(nèi)不再有大的分歧。風力發(fā)電機組朝著大型化、高效率的方向快速發(fā)展。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型目前我國市場上正在銷售的風電機組，單機容量從600kW到2000kW。以失速和控制方式分類，可分為可分為定槳距失速（異步發(fā)電機）、變槳距定速（異步發(fā)電機）、變槳變速（雙饋發(fā)電機）、直驅(qū)/半直驅(qū)（低速永磁發(fā)電機）4種型式。發(fā)展趨勢：1、由定漿距（失速）向變漿距發(fā)展2、由定轉(zhuǎn)速向變轉(zhuǎn)速發(fā)展3、單機容量大型化發(fā)展風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型各種機型的優(yōu)缺點1、定槳距風電機組定槳距風電機組的葉片安裝好以后不能轉(zhuǎn)動，靠葉片的失速來調(diào)節(jié)功率的輸出，額定風速較高。其優(yōu)點：a.機械結(jié)構(gòu)簡單，易于制造；b.控制原理簡單，易于實施；c.故障率較低。缺點：a.額定風速高風輪轉(zhuǎn)換效率低；b.轉(zhuǎn)速恒定，風能利用效率低；c.葉片復雜，重量大，制造較難，不宜作大風機。國內(nèi)代表機型：金風750、運達750、惠德

1000。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型各種機型的優(yōu)缺點2、變槳距定速風電機組變槳距技術(shù)主要解決了風能轉(zhuǎn)換效率低的問題。三各葉片可以根據(jù)風速大小轉(zhuǎn)動90度，使風對葉片的功角始終保持最佳角度，提高了風輪轉(zhuǎn)換效率。變槳距風電機組的優(yōu)點：a.提高了風能轉(zhuǎn)換效率,更充分利用風能；b.葉片相對簡單，重量輕，利于造大型風機

c.通過順槳實現(xiàn)軟剎車。缺點：a.變槳機構(gòu)復雜，控制系統(tǒng)也較復雜；b.出現(xiàn)故障的可能性增加。國內(nèi)代表機型SUZLON

S64/1250,S66/1250。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型各種機型的優(yōu)缺點3、變速恒頻/變槳風電機組變速恒頻技術(shù)將風輪的轉(zhuǎn)速做成可變的，采用雙饋式發(fā)電機，通過控制使發(fā)電機在任何轉(zhuǎn)速下都始終工作在最佳狀態(tài)，風能利用效率達到最高，輸出功率最大，而頻率不變。變速恒頻風機的優(yōu)點：１.風能利用效率高。缺點：１.電機結(jié)構(gòu)較為復雜，增加了滑環(huán)、碳刷；２.風輪轉(zhuǎn)速和電機控制技術(shù)復雜。變槳變速風電機組將變槳和變速恒頻技術(shù)同時應用于風電機組，使其風能轉(zhuǎn)換效率和機電轉(zhuǎn)換效率都同時得到提高。變槳變速風電機組的優(yōu)點：發(fā)電效率高,超出定槳距風機8%以上。缺點：機械、電氣、控制部分都比較復雜。國內(nèi)代表機型：Gemesa

850/VESTAS

850/華銳1500/東汽1500/聯(lián)合動力1500/VESTAS2000/上海電氣2000等風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型?4、直驅(qū)/半直驅(qū)（低速永磁電機）采用多對級永磁發(fā)電機，降低了發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)速，使之與葉輪轉(zhuǎn)速相匹配，9～20

RPM,省略了齒輪箱環(huán)節(jié)優(yōu)點：無齒輪箱或者齒輪箱只有一級升速，傳動機構(gòu)簡單，故障率低；全功率變頻，風能利用效率高；缺點：永磁發(fā)電機組裝工藝復雜；永磁材料有失磁風險。國內(nèi)代表機型：金風1500/湘電2000/航天萬源900。國際上德國ENERCON公司風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型?機型比選的主要因素1、滿足場址的安全和氣候條件。在GB

18451.1－2001idtIEC61400-1：1999《風力發(fā)電機組

安全要求》中，根據(jù)輪轂高度的年平均風速、50年一遇10分鐘平均最大風速

、湍流強度等將風電機組分為4個等級，同時還有一個特殊設(shè)計的S級。應根據(jù)場址的風況選擇安全等級的級別。選機型時要和廠家充分技術(shù)交流，看機組是否能夠承受現(xiàn)場極限載荷和疲勞載荷。此外還應根據(jù)氣溫范圍確定選用標準型或低溫型機組。沿海和海島地區(qū)，需注意是否對防腐、雷擊和絕緣性能提出特殊要求。內(nèi)陸風沙大地區(qū)，要求機艙密封好。風能資源測量與評估風電場可研IEC61400-1第二版風機安全等級標準上表中各數(shù)值應用于輪轂高度Vref表示風電場50年一遇的10分鐘最大風速Vave表示風電場預裝輪轂高度年平均風速A表示較高的湍流強度等級B表示較低的湍流強度等級I15是風速為15m/s時計算的湍流強度特征值風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型?機型比選的主要因素2、注意場址的交通運輸條件的制約。3、順應風電機組發(fā)展趨勢。盡量選用單機容量較大的、采用變槳變速技術(shù)的機型，以減少風電機組的數(shù)量，增加發(fā)電量，從而減少土地面積的占用和吊裝次數(shù)，提高經(jīng)濟效益，同時避免將來因廠家停產(chǎn)而難以找到備品備件。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型?機型比選的主要因素4、價格。主要包括風電機組本體的價格及其塔架、基礎(chǔ)、吊裝費用、備品備件價格以及維護費用。單機容量不同時還應比較配套設(shè)備和設(shè)施的費用。5、機組技術(shù)成熟，運行可靠，有運行業(yè)績。6、在有關(guān)技術(shù)參數(shù)方面（功率因數(shù)、低電壓穿越能力）盡量滿足電網(wǎng)公司要求。7、售后服務。廠家有無專門的服務機構(gòu)和服務設(shè)施。現(xiàn)場調(diào)試人員技術(shù)水平高低（尤其是新進入風電廠家）成為目前風電場能否順利通過240小時驗收的重要條件。8、其他要求：如某些招標中限制機組單機容量。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型?機型比選的方法步驟1、根據(jù)交通運輸條件和安裝條件以及招標方要求，確定單機容量的范圍。2、根據(jù)氣候條件和風場安全等級，確定幾種備選的機型。3、用WAsP等軟件將幾種備選機型作初步布置，計算出其理論發(fā)電量。4、對各備選機型及其配套費用作投資估算。其中風電機組、塔架價格用最新的招標價格計算。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之二：風電機組選型?機型比選的方法步驟5、計算各備選機型的度電成本、千瓦投資等指標。必要時進行動態(tài)指標排序，如資本金財務內(nèi)部收益率。6、結(jié)合各備選機型的特征參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點、控制方式、成熟性、可靠性、先進性、價格、交貨進度、售后服務等進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較，并確定機型。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址風電場微觀選址即風電機組位置的選擇。風

電場微觀選址目的是通過機組布置方案的優(yōu)化，確

定機位，其目標是獲得精確、優(yōu)化的發(fā)電量，為業(yè)

主投資提供可靠的依據(jù)。是風電場項目實施的關(guān)鍵。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址風電機組微觀選址的布置原則1、追求發(fā)電量最大2、盡量集中布置。集中布置可以減少風電場的占地面積，充分利用土地，在同樣面積的土地上安裝更多的機組；其次，集中布置還能減少電纜和場內(nèi)道路長度，降低工程造價，降低場內(nèi)線損。值得注意的是，多行多列布置的能量損失，和主導風向、地形、海拔高度、地面粗糙度也有關(guān)系。要減小尾流影響，就要增加風電機組之間的距離。這和集中布置的原則是矛盾的。方案比較就要在矛盾中尋求最優(yōu)。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址3、滿足風電機組的運輸條件和安裝條件。在平坦地形條件下，滿足這一原則是很容易的的。在山區(qū)，滿足這一原則經(jīng)常有難度。要根據(jù)所選機型需要的運輸機械和安裝機械的要求，機位附近要有足夠的場地能夠作業(yè)和擺放葉片、塔筒，道路有足夠的坡度、寬度和轉(zhuǎn)彎半徑使運輸機械能到達所選機位。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址4、視覺上要盡量美觀。在與主風能方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。行間平行，列距相同。行距大于列距發(fā)電量較高，但等距布置在視覺上較好。追求視覺上的美觀，會損失一定的發(fā)電量，因此在經(jīng)濟效益和美觀上，也要有一定的平衡。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址5、避開障礙物和風機尾流的影響。1）障礙物影響在風電場中碰到障礙物，障礙物的尾流的大小和強弱與其大小和體型有關(guān)。研究表明，對于無限長的障礙物，在障礙物下風向40倍障礙物高度，上方2倍障礙物高度的區(qū)域內(nèi)，有較強的尾流擾動區(qū)，風電機組的布置必須避開這一區(qū)域。另外，障礙物影響的大小還取決于其本身的疏密程度，即透風率。風能資源測量與評估風電場可研2）風力機尾流的影響氣流在經(jīng)過風機葉片時能量會減少，在風機的下風向會產(chǎn)生類似輪船尾流的效果，該區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較大的湍流，同時減低風速。風能資源測量與評估風電場可研一般而言，機組布置

的列距為3D-5D，列距為5D-

9D。單行風電場的風電機最小列距為3D，多行風電場的風電機最小列距為5D。風向集中的場址列距可以小一些。風向分散的場址列距就要大一些。多行布置時，呈梅花形布置尾流影響要小一些。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址風電機組的布置和發(fā)電量的計算，一般都借助于WAsP和WindFarmer兩個軟件。具體步驟如下。1、確認風電場可用土地的界限。2、結(jié)合地形、地表粗糙度和障礙物等，利用風電場測站所測的并經(jīng)過訂正的測風資料，在風電場范圍內(nèi)繪制出一定輪轂高度的風能資源分布圖。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之三：風電機組微觀選址3、根據(jù)微觀選址的基本原則和風電場的風能資源分布圖，擬定若干布置方案（不同間距），并用軟件對各方案進行優(yōu)化，必要時用手工調(diào)整機位。4、對各方案的發(fā)電量、尾流影響、投資差異及其它相關(guān)因素進行經(jīng)濟技術(shù)綜合比較，確定最終的布置方案，繪制風電機組布置圖。風能資源測量與評估風電場可研風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之四：風電場發(fā)電量計算在確定了風電場擬安裝的機型、輪轂高度、風電機組的位置后，即可計算風電場的年上網(wǎng)電量。計算的方法步驟如下：風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之四：風電場發(fā)電量計算風電場發(fā)電量計算要準備的資料有：數(shù)字化地形圖。比例為1：5萬或1：2.5萬。范圍：距離任一機位5km。若有大的水面，則距離任一機位至少10km。范圍太小，影響計算精度。等高距小于20m。經(jīng)過訂正的場址測站的風速風向數(shù)據(jù)和測站的位置s風速計高度。這些數(shù)據(jù)在風能資源評估時已經(jīng)做出來。選定機型的功率曲線s推力曲線。從風電機組制造廠家可以得到這些曲線。場址內(nèi)障礙物的大小s尺寸s位置和孔積率。利用WAsPsWINDFARMERsWINDPROsMRTEDYN軟件進行計算。風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之四：風電場發(fā)電量計算從理論電量（已經(jīng)考慮尾流影響和空氣密度折減）到實際上網(wǎng)電量的折減：1、可利用率折減。一般根據(jù)廠家的保證取95％，即減去5％。2、功率曲線保證折減。一般根據(jù)廠家的保證取95％，即減去5％。3、葉片污染折減。根據(jù)場址的空氣狀況取98％－99％，即減去1％－2％。4、控制和湍流強度折減。根據(jù)風向變化幅度和湍流強度的大小，在92％－98％取值，即減去2％－8％。5、氣候影響折減。根據(jù)場址內(nèi)由于氣溫、積冰、臺風等天氣的影響而不能發(fā)電造成的電量損失比例折減。6、損耗和廠用電折減。參照類似已建工程估算折減系數(shù)。7、根據(jù)場址的具體情況，作其它折減（如大型風電場尾流影響、風電場限電損失等）。經(jīng)過修正和折減以后，得到各風電機組年上網(wǎng)電量。匯總各風電機組年上網(wǎng)電量，可得到風電場的年上網(wǎng)電量風能資源測量與評估風電場可研風電場可研階段專題之四：風電場發(fā)電量計算?建議風電場發(fā)電量計算應采取多種方法進行相比對比驗證。除了上述用軟件計算方法外，建議多參考周圍風電場的實際發(fā)電量情況，并根據(jù)風資源情況不同風電