風電場設計(宏觀選址)

1、風力發(fā)電場第3章 風電場設計（教學課件）第3章 風電場設計3.1 風電場宏觀選址3.2 風電機組選型3.3 風電場微觀選址3.4 風電場電氣系統(tǒng)設計3.5 風電機組基礎設計3.6 風電場財務評價3.1 風電場宏觀選址基本概念影響因素基本原則方法步驟3.1 風電場宏觀選址（基本概念）基本概念 風電場宏觀選址即風電場場址選擇。是在一個較大的地區(qū)內(nèi)，通過對若干場址的風能資源和其它建設條件的分析和比較，確定風電場的建設地點、開發(fā)價值、開發(fā)策略和開發(fā)步驟的過程，是企業(yè)能否通過開發(fā)風電場獲取經(jīng)濟利益的關鍵。3.1 風電場宏觀選址（影響因素）影響因素 風能資源和其它相關氣候條件 地形和交通運輸 工程地質(zhì) 接

2、入系統(tǒng) 其它社會政治和經(jīng)濟技術因素3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.1 風能資源豐富，風能質(zhì)量好建設風電場最基本的條件是要有高質(zhì)量的風能資源，年平均風速一般應大于5m/s，風功率密度一般應大于150W/m2，風功率密度大于3級。盡量有穩(wěn)定的盛行風向，以利于機組布置風速的日變化和年變化與當?shù)氐呢摵汕€相匹配，風速的日變化和季節(jié)變化較小，降低對電網(wǎng)的沖擊。3.1 風電場宏觀選址（基本原則）風功率密度是風電場風能資源評估的綜合指標。3.1 風電場宏觀選址（基本原則）湍流強度較小，盡量減輕機組的振動、磨損，延長機組壽命。湍流強度超過0.25，建風電場就要特別慎重，為了減小湍流的影響，在選址時要

3、盡量使風力發(fā)電機組避開粗糙的地表面或高大的建筑物。若條件允許，風力發(fā)電機組的輪轂高度應高出附近障礙物至少8至10m，距障礙物的距離應為5到10倍障礙物高度氣象災害少（臺風、雷電、沙暴、覆冰、鹽霧等）3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.2 電網(wǎng)接入條件 并網(wǎng)風電場場址應盡量靠近電網(wǎng)，從而減少線損和送出成本。選址時應根據(jù)電網(wǎng)的容量和結構確定風電場的建設規(guī)模。風電場總容量不應大于電網(wǎng)總容量的5%。額定電壓額定電壓/kV/kV輸送容量輸送容量/MW/MW輸送距離輸送距離/km/km額定電壓額定電壓/kV/kV輸送容量輸送容量/MW/MW輸送距離輸送距離/km/km35352 2101020205

4、0503303302 200008008002 20 00 060600 060603.53.530303 30 01001005005001000100015001500150150850850110110101050505 50 01 150507507502000200025002500500500以上以上220220100100500500100100300300表3-2 各級電壓線路的一般輸送容量和輸電距離3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.3 符合國家產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)發(fā)展規(guī)劃場址是否已作其它規(guī)劃，或和規(guī)劃中的其它項目有矛盾應收集候選場址處有關基本農(nóng)田、壓覆礦產(chǎn)、軍事設施、文物保

5、護、風景名勝以及其他社會經(jīng)濟等方面的資料，選址時注意避開3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.4 具備交通運輸和施工安裝條件交通運輸條件 港口、公路、鐵路等應滿足風電機組、施工機械和其它設備、材料的進場要求； 風能資源豐富的地區(qū)一般都在比較偏遠的地區(qū)，如山脊、 戈壁灘、草原、海灘和海島等，大多數(shù)場址需要拓寬現(xiàn)有道路并新修部分道路以滿足設備的運輸； 在風電場選址時，應了解候選風場周圍交通運輸情況，對風資源相似的場址，盡量選擇那些離已有公路較近，對外交通方便的場址，以利于減少道路的投資。3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.4 具備交通運輸和施工安裝條件施工安裝條件 應首先收集候選場址周圍

6、地形圖，分析地形情況； 場內(nèi)施工場地應滿足設備和材料的存放、風電機組吊裝等要求； 地形復雜，不利于設備的運輸、安裝和管理，裝機規(guī)模也受到限制，難以實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，場內(nèi)交通道路投資相對也大。3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.5 地理及地質(zhì)情況（保證工程安全）地理位置 要遠離強地震帶、火山頻繁爆發(fā)區(qū)、洪澇災害區(qū)，以及具有考古意義及特殊使用價值的地區(qū)； 考慮空氣密度的影響； 應遠離人口密集區(qū)，以減小風電場對人類生活等方面的影響（如運行噪聲及葉片飛出傷人等）：u應使居民區(qū)的噪聲小于45dB(A)u大型風電場應遠離居住區(qū)至少500m3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.5 地理及地質(zhì)情況（保證

7、工程安全）地質(zhì)情況風電場選址時要考慮所選定場地的土質(zhì)情況，如是否適合深度挖掘（塌方、出水等）、房屋建設施工、風力發(fā)電機組施工等，要有能詳細反映該地區(qū)水文地質(zhì)條件的資料并依照工程建設標準進行評定；風電機組基礎的位置持力層的巖層或土層應厚度較大、變化較小、土質(zhì)均勻、承載力能滿足風電機機組基礎的要求，最好是承載力強的基巖、密實的壤土或黏土等，并要求地下水位低，地震烈度小。3.1 風電場宏觀選址（基本原則）3.1.6 地形條件地形因素要考慮風電場址區(qū)域的復雜程度場址地形單一，則對風的干擾低，風力發(fā)電機組運行在較好狀態(tài)；反之，地形復雜多變，產(chǎn)生擾流現(xiàn)象嚴重，對風力發(fā)電機組出力及安全運行均不利。3.1 風

8、電場宏觀選址（基本原則）風電場最好在平坦地形建設平坦地形：在4km6km半徑范圍內(nèi)，場址周圍地形的高度差小于50m；并且地形高長比小于0.03（即3%坡度）；還要考慮建筑物和防護林帶等地面障礙物對其附近氣流的擾動作用。3.1.6 地形條件3.1 風電場宏觀選址（基本原則）避開鳥類的遷徙路徑、侯鳥和其它動物的停留地或繁殖區(qū)風力發(fā)電機并不總是對大量夜間飛行的鳥類構成致命危險；相比之下，無線電和電視轉(zhuǎn)播塔以及它們成千上萬的拉索對鳥類所造成的危害更大；噪聲對留鳥的影響較大，驅(qū)趕和驚擾效應。3.1.7 滿足環(huán)境保護的要求3.1 風電場宏觀選址（基本原則）和居民區(qū)保持一定距離，避免噪聲、葉片陰影及電磁干擾

9、從噪聲影響和安全考慮，單臺風力發(fā)電機組應遠離居住區(qū)至少200m，而對大型風電場來說，這個最小距離應增至500m；旋轉(zhuǎn)葉片的影子是否可能投射到附近建筑物上，造成光影閃動干擾正常生活、工作和學習；旋轉(zhuǎn)的風電機葉片可能反射電磁波，對電視信號、無線電導航系統(tǒng)、微波傳輸?shù)犬a(chǎn)生影響。3.1.7 滿足環(huán)境保護的要求3.1 風電場宏觀選址（基本原則）減少耕地、林地、牧場等的占用，防止水土流失；此外風電場選址時應避開自然保護區(qū)以及珍稀動植物地區(qū)等；場址內(nèi)樹木應盡量少，以便在建設和施工過程中少砍伐樹木。3.1.7 滿足環(huán)境保護的要求3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）方法一u在已建風電場周圍未開發(fā)區(qū)域?qū)ふ覀溥x場址u

10、根據(jù)已建風電場的發(fā)電情況，判斷新風電場的開發(fā)前景方法二u向有關部門（如發(fā)改委、氣象部門、電力部門）或u經(jīng)驗豐富人士咨詢方法三u根據(jù)中國氣象科學研究院等有關部門繪制的全國或地區(qū)風能資源分布圖，選擇風能資源豐富區(qū)作為備選場址方法步驟確定備選場址3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）風電場宏觀選址的方法步驟確定備選場址現(xiàn)場考察風能資源測量場址比選3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）方法四u借助地形圖u從地形圖上可以判別發(fā)生較高平均風速的典型特征是：走向和主風向平行的隘口和峽谷高原和臺地比較突出的山脊和山峰海岸島嶼的迎風和側風角方法步驟確定備選場址3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）方法步驟現(xiàn)場考察確定備選場

11、之后，需要通過現(xiàn)場考察來進一步核實，考察的內(nèi)容有:風能的大小u咨詢當?shù)貧庀蟛块T，并搜集相關氣象資料u聽取當?shù)鼐用竦拿枋鰑察看有無風成地貌（旗形樹等）土地的可用性地形地貌、地質(zhì)交通運輸電網(wǎng)情況初步確定測風塔的位置3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）方法步驟現(xiàn)場考察“旗形樹”u植物因長期被風吹而導致枝干偏向一邊。主風向明顯地區(qū)的樹的變形程度與年平均風速相關性較強干鹽湖、沙丘和其他風成地貌u地表物質(zhì)會因風而移動和沉積，形成干鹽湖、沙丘和其他風成地貌，表明附近存在固定方向的強風。如山的迎風坡巖石裸露，山的背風坡砂礫堆積。3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）方法步驟現(xiàn)場考察通過考察以后，綜合風能資源和其它建

12、設條件，排除那些不具備一項或多項建設條件的地點，如風能很小、接入系統(tǒng)造價很高甚至無法解決等，即可確定若干個備選場址。3.1 風電場宏觀選址（方法步驟）方法步驟風能資源的測量測風塔的位置與數(shù)量測量參數(shù)測風塔測量儀器注意事項u足夠數(shù)量的測風塔、足夠數(shù)量的傳感器、足夠長的測 量時間u提高測量數(shù)據(jù)的完整性和可靠性經(jīng)常到現(xiàn)場檢查及時下載、整理和保存數(shù)據(jù)3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.

13、1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）葉片損壞的9臺風力發(fā)電機組位于中等海拔高度地形相對復雜的山丘地帶，復雜地形和臺風都會使湍流強度增加，加劇作用在葉片上的脈動載荷和結構動態(tài)響應。葉片損壞的風電機組上記錄的數(shù)據(jù)表明：瞬時極大風速為44.9m/s50.7m/s。3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）地理位置、地形和交通條件地理位置主要影響運輸、電網(wǎng)接入等；地形平坦單一，有利于減小湍流強度，有利于風電機組的場內(nèi)運輸、擺放，有利于吊裝機械和其它施工機械的作業(yè)，復雜地

14、形正好相反；交通條件主要比較風電機組的運輸條件和運輸距離；同時要考慮施工機械的進場、有無橋涵需要加固，有無道路或彎道需要加寬、改造；比較解決交通所需的工程量。3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）工程地質(zhì)條件（比較基礎處理的難易程度）應盡量選擇較場址穩(wěn)定，地震烈度小，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件較好的場址作為風電機組基礎持力層的巖層或土層應厚度較大、變化較小、土質(zhì)均勻、承載力能滿足風電機組基礎的要求3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）接入系統(tǒng)條件（并入電網(wǎng)條件）各場址和現(xiàn)有變電站的距離是否需要新建、改建變電站線路的電壓等級電網(wǎng)的結構、容量3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）各候選風電場標準狀態(tài)下的總發(fā)電量在候選風電場場址內(nèi)初選某一種風力發(fā)電機組機型，根據(jù)地形、安裝方法、各風電場風況特征，對各候選風電場的風力發(fā)電機組進行布置并計算其在標準狀態(tài)下的總發(fā)電量。3.1 宏觀選址（方法步驟場址比選）其它因素當?shù)卣途用駥υ谠摰貐^(qū)建風電場的態(tài)度；用地方面