風(fēng)電場可研解析

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

規(guī)程》（DL/T5067-1996）；《風(fēng)電場工程可行性研究報告編制辦法》（發(fā)改能源[2005]899號）。風(fēng)電場可研報告最重要的三個參數(shù)：風(fēng)電場年等效上網(wǎng)小時數(shù)、風(fēng)電場單位千瓦造價、資本金財務(wù)內(nèi)部收益率。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段四個重要的專題風(fēng)資源評估風(fēng)電機(jī)組選型風(fēng)電機(jī)組微觀選址風(fēng)電場發(fā)電量計算風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之一：風(fēng)資源評估（如何判斷風(fēng)電場資源的優(yōu)劣）風(fēng)資源評估的出發(fā)點和落腳點：風(fēng)電機(jī)組，既要保證風(fēng)電機(jī)組多發(fā)電，又要保證機(jī)組疲勞載荷和極限載荷在設(shè)計指標(biāo)范圍之內(nèi)。脫離風(fēng)電機(jī)組來談風(fēng)資源是沒有依據(jù)的。風(fēng)資源各主要評價指標(biāo)的意義：風(fēng)電場輪轂高度處年平均風(fēng)速和風(fēng)功率密度：評估風(fēng)資源豐富程度表面的、初步的、直觀指標(biāo)，是片面的。風(fēng)電場風(fēng)速頻率分布曲線是與風(fēng)電場發(fā)電量緊密相關(guān)的主要指標(biāo)風(fēng)電場有效風(fēng)能玫瑰圖是決定風(fēng)電場布置方式和裝機(jī)容量的主要指標(biāo)。風(fēng)向變化幅度大小、風(fēng)切變大小、湍流強(qiáng)度大小是風(fēng)能質(zhì)量指標(biāo)直接影響風(fēng)電機(jī)組的疲勞載荷，并間接影響發(fā)電量。風(fēng)電場50年一遇最大風(fēng)速直接影響風(fēng)電機(jī)組的極限載荷。風(fēng)電場風(fēng)速日變化和年變化是研究風(fēng)資源的時間分布規(guī)律，看其是否與電網(wǎng)負(fù)荷特性相吻合。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型風(fēng)電機(jī)組選型并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)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(fēng)向、管式塔的統(tǒng)一模式。風(fēng)電界對機(jī)組形式的的認(rèn)識短期內(nèi)不再有大的分歧。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組朝著大型化、高效率的方向快速發(fā)展。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型目前我國市場上正在銷售的風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)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(jī)）、變槳距定速（異步發(fā)電機(jī)）、變槳變速（雙饋發(fā)電機(jī)）、直驅(qū)/半直驅(qū)（低速永磁發(fā)電機(jī)）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(jī)容量大型化發(fā)展風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型各種機(jī)型的優(yōu)缺點1、定槳距風(fēng)電機(jī)組定槳距風(fēng)電機(jī)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(fēng)速較高。其優(yōu)點：a.機(jī)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(fēng)速高風(fēng)輪轉(zhuǎn)換效率低；b.轉(zhuǎn)速恒定，風(fēng)能利用效率低；c.葉片復(fù)雜，重量大，制造較難，不宜作大風(fēng)機(jī)。國內(nèi)代表機(jī)型：金風(fēng)750、運達(dá)750、惠德

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

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

S64/1250,S66/1250。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型各種機(jī)型的優(yōu)缺點3、變速恒頻/變槳風(fēng)電機(jī)組變速恒頻技術(shù)將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速做成可變的，采用雙饋式發(fā)電機(jī)，通過控制使發(fā)電機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下都始終工作在最佳狀態(tài)，風(fēng)能利用效率達(dá)到最高，輸出功率最大，而頻率不變。變速恒頻風(fēng)機(jī)的優(yōu)點：１.風(fēng)能利用效率高。缺點：１.電機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，增加了滑環(huán)、碳刷；２.風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和電機(jī)控制技術(shù)復(fù)雜。變槳變速風(fēng)電機(jī)組將變槳和變速恒頻技術(shù)同時應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組，使其風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率和機(jī)電轉(zhuǎn)換效率都同時得到提高。變槳變速風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)點：發(fā)電效率高,超出定槳距風(fēng)機(jī)8%以上。缺點：機(jī)械、電氣、控制部分都比較復(fù)雜。國內(nèi)代表機(jī)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(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型?4、直驅(qū)/半直驅(qū)（低速永磁電機(jī)）采用多對級永磁發(fā)電機(jī)，降低了發(fā)電機(jī)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(jī)構(gòu)簡單，故障率低；全功率變頻，風(fēng)能利用效率高；缺點：永磁發(fā)電機(jī)組裝工藝復(fù)雜；永磁材料有失磁風(fēng)險。國內(nèi)代表機(jī)型：金風(fēng)1500/湘電2000/航天萬源900。國際上德國ENERCON公司風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型?機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組

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

、湍流強(qiáng)度等將風(fēng)電機(jī)組分為4個等級，同時還有一個特殊設(shè)計的S級。應(yīng)根據(jù)場址的風(fēng)況選擇安全等級的級別。選機(jī)型時要和廠家充分技術(shù)交流，看機(jī)組是否能夠承受現(xiàn)場極限載荷和疲勞載荷。此外還應(yīng)根據(jù)氣溫范圍確定選用標(biāo)準(zhǔn)型或低溫型機(jī)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(fēng)沙大地區(qū)，要求機(jī)艙密封好。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研IEC61400-1第二版風(fēng)機(jī)安全等級標(biāo)準(zhǔn)上表中各數(shù)值應(yīng)用于輪轂高度Vref表示風(fēng)電場50年一遇的10分鐘最大風(fēng)速Vave表示風(fēng)電場預(yù)裝輪轂高度年平均風(fēng)速A表示較高的湍流強(qiáng)度等級B表示較低的湍流強(qiáng)度等級I15是風(fēng)速為15m/s時計算的湍流強(qiáng)度特征值風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型?機(jī)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(yīng)風(fēng)電機(jī)組發(fā)展趨勢。盡量選用單機(jī)容量較大的、采用變槳變速技術(shù)的機(jī)型，以減少風(fēng)電機(jī)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(jì)效益，同時避免將來因廠家停產(chǎn)而難以找到備品備件。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型?機(jī)型比選的主要因素4、價格。主要包括風(fēng)電機(jī)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(hù)費用。單機(jī)容量不同時還應(yīng)比較配套設(shè)備和設(shè)施的費用。5、機(jī)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(wù)。廠家有無專門的服務(wù)機(jī)構(gòu)和服務(wù)設(shè)施。現(xiàn)場調(diào)試人員技術(shù)水平高低（尤其是新進(jìn)入風(fēng)電廠家）成為目前風(fēng)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(biāo)中限制機(jī)組單機(jī)容量。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型?機(jī)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(biāo)方要求，確定單機(jī)容量的范圍。2、根據(jù)氣候條件和風(fēng)場安全等級，確定幾種備選的機(jī)型。3、用WAsP等軟件將幾種備選機(jī)型作初步布置，計算出其理論發(fā)電量。4、對各備選機(jī)型及其配套費用作投資估算。其中風(fēng)電機(jī)組、塔架價格用最新的招標(biāo)價格計算。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之二：風(fēng)電機(jī)組選型?機(jī)型比選的方法步驟5、計算各備選機(jī)型的度電成本、千瓦投資等指標(biāo)。必要時進(jìn)行動態(tài)指標(biāo)排序，如資本金財務(wù)內(nèi)部收益率。6、結(jié)合各備選機(jī)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(jìn)性、價格、交貨進(jìn)度、售后服務(wù)等進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并確定機(jī)型。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址風(fēng)電場微觀選址即風(fēng)電機(jī)組位置的選擇。風(fēng)

電場微觀選址目的是通過機(jī)組布置方案的優(yōu)化，確

定機(jī)位，其目標(biāo)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(fēng)電場項目實施的關(guān)鍵。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址風(fēng)電機(jī)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(fēng)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(jī)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(dǎo)風(fēng)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(fēng)電機(jī)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(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址3、滿足風(fēng)電機(jī)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(jī)型需要的運輸機(jī)械和安裝機(jī)械的要求，機(jī)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(jī)械能到達(dá)所選機(jī)位。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址4、視覺上要盡量美觀。在與主風(fēng)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(jì)效益和美觀上，也要有一定的平衡。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址5、避開障礙物和風(fēng)機(jī)尾流的影響。1）障礙物影響在風(fēng)電場中碰到障礙物，障礙物的尾流的大小和強(qiáng)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(fēng)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(qiáng)的尾流擾動區(qū)，風(fēng)電機(jī)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(fēng)率。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研2）風(fēng)力機(jī)尾流的影響氣流在經(jīng)過風(fēng)機(jī)葉片時能量會減少，在風(fēng)機(jī)的下風(fēng)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(fēng)速。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研一般而言，機(jī)組布置

的列距為3D-5D，列距為5D-

9D。單行風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)最小列距為3D，多行風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)最小列距為5D。風(fēng)向集中的場址列距可以小一些。風(fēng)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(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址風(fēng)電機(jī)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(rèn)風(fēng)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(fēng)電場測站所測的并經(jīng)過訂正的測風(fēng)資料，在風(fēng)電場范圍內(nèi)繪制出一定輪轂高度的風(fēng)能資源分布圖。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之三：風(fēng)電機(jī)組微觀選址3、根據(jù)微觀選址的基本原則和風(fēng)電場的風(fēng)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(jìn)行優(yōu)化，必要時用手工調(diào)整機(jī)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合比較，確定最終的布置方案，繪制風(fēng)電機(jī)組布置圖。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之四：風(fēng)電場發(fā)電量計算在確定了風(fēng)電場擬安裝的機(jī)型、輪轂高度、風(fēng)電機(jī)組的位置后，即可計算風(fēng)電場的年上網(wǎng)電量。計算的方法步驟如下：風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之四：風(fēng)電場發(fā)電量計算風(fēng)電場發(fā)電量計算要準(zhǔn)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(jī)位5km。若有大的水面，則距離任一機(jī)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(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)和測站的位置s風(fēng)速計高度。這些數(shù)據(jù)在風(fēng)能資源評估時已經(jīng)做出來。選定機(jī)型的功率曲線s推力曲線。從風(fēng)電機(jī)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(jìn)行計算。風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之四：風(fēng)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(qiáng)度折減。根據(jù)風(fēng)向變化幅度和湍流強(qiáng)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(fēng)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(fēng)電場尾流影響、風(fēng)電場限電損失等）。經(jīng)過修正和折減以后，得到各風(fēng)電機(jī)組年上網(wǎng)電量。匯總各風(fēng)電機(jī)組年上網(wǎng)電量，可得到風(fēng)電場的年上網(wǎng)電量風(fēng)能資源測量與評估風(fēng)電場可研風(fēng)電場可研階段專題之四：風(fēng)電場發(fā)電量計算?建議風(fēng)電場發(fā)電量計算應(yīng)采取多種方法進(jìn)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(fēng)電場的實際發(fā)電量情況，并根據(jù)風(fēng)資源情況不同風(fēng)電