風(fēng)電場宏觀選址、微觀選址講座

1、風(fēng)電場宏觀選址、微觀選址及相關(guān)軟件劉文峰liuwenfeng很高興有機(jī)會與大家共同討論，請多提寶貴意見10/3/20221第一頁，共八十一頁。主要內(nèi)容 風(fēng)電場宏觀選址風(fēng)電場微觀選址機(jī)型比選風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算WAsP軟件和WindFarmer軟件10/3/20222第二頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本概念影響因素基本原則方法步驟10/3/20223第三頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本概念 風(fēng)電場宏觀選址即風(fēng)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(fēng)能資源和其它建設(shè)條件的分析和比較，確定風(fēng)電場的建設(shè)地點(diǎn)、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(fēng)電場獲取經(jīng)濟(jì)利益的

2、關(guān)鍵。10/3/20224第四頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址影響因素 風(fēng)能資源和其它相關(guān)氣候條件、地形和交通運(yùn)輸、工程地質(zhì)、接入系統(tǒng)、其它社會政治和經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素。10/3/20225第五頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本原則1、風(fēng)能資源豐富，風(fēng)能質(zhì)量好年平均風(fēng)速一般應(yīng)大于5m/s，風(fēng)功率密度一般應(yīng)大于150W/m2。盡量有穩(wěn)定的盛行風(fēng)向，以利于機(jī)組布置。風(fēng)速的日變化和季節(jié)變化較小，降低對電網(wǎng)的沖擊。垂直風(fēng)剪切較小，以利于機(jī)組的運(yùn)行，減少機(jī)組故障。湍流強(qiáng)度較小，盡量減輕機(jī)組的振動、磨損，延長機(jī)組壽命。湍流強(qiáng)度超過0.25，建風(fēng)電場就要特別慎重。選機(jī)型時要和廠家充分交流，看機(jī)組是否能夠承受。10/

3、3/20226第六頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本原則2、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(xiàng)目有矛盾。3、滿足聯(lián)網(wǎng)要求聯(lián)網(wǎng)是風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)銷售收入的必要條件。應(yīng)盡量靠近電網(wǎng)，減少線損和送出成本。根據(jù)電網(wǎng)的容量、結(jié)構(gòu)，確定建設(shè)規(guī)模與電網(wǎng)是否匹配。10/3/20227第七頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本原則4、具備交通運(yùn)輸和施工安裝條件港口、公路、鐵路等交通運(yùn)輸條件應(yīng)滿足風(fēng)電機(jī)組、施工機(jī)械和其它設(shè)備、材料的進(jìn)場要求。場內(nèi)施工場地應(yīng)滿足設(shè)備和材料的存放、風(fēng)電機(jī)組吊裝等要求。10/3/20228第八頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本原則4、保證工程安全避免洪水、潮水

4、、地震和其它地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害等對工程造成破壞性的影響。10/3/20229第九頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本原則5、滿足環(huán)境保護(hù)的要求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)。和居民區(qū)保持一定距離，避免噪聲、葉片陰影擾民。減少耕地、林地、牧場等的占用。10/3/202210第十頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址基本原則6、滿足投資回報要求盡力較低的投資和運(yùn)營成本，獲得較高的利潤10/3/202211第十一頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 在一個較大范圍內(nèi)，如全國或一個省，一個縣或一個電網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)，確定幾個可能建設(shè)風(fēng)電場的區(qū)域。 10/3/202212第十二頁，

5、共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 尋找備選場址的第一種途徑：全國已經(jīng)建成了很多風(fēng)電場。有些風(fēng)電場附近還有未開發(fā)的區(qū)域。根據(jù)已建風(fēng)電場的發(fā)電情況，判斷新風(fēng)電場的開發(fā)前景。這是尋找備選場址的捷徑。10/3/202213第十三頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 尋找備選場址的第二種途徑：有些地區(qū)已進(jìn)行過風(fēng)能資源的調(diào)查。可向有關(guān)部門如發(fā)改委、氣象部門、電力部門或建設(shè)經(jīng)驗(yàn)豐富的人士咨詢。 10/3/202214第十四頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 尋找備選場址的第三種途徑：中國氣象科學(xué)研究院和部分省區(qū)的有關(guān)部門繪制了全國或地區(qū)的風(fēng)能資源

6、分布圖，按照風(fēng)功率密度和有效風(fēng)速出現(xiàn)小時數(shù)進(jìn)行風(fēng)能資源區(qū)劃，標(biāo)明了風(fēng)能豐富的區(qū)域，可用于指導(dǎo)宏觀選址。 10/3/202215第十五頁，共八十一頁。10/3/202216第十六頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 中國氣象科學(xué)研究院朱瑞兆等利用19611970年的氣象資料，根據(jù)有效風(fēng)能密度和利用小時數(shù)等指標(biāo)，結(jié)合天氣氣候特點(diǎn)、自然地形和水體等，將全國風(fēng)能劃分為4個大區(qū)和30個類型區(qū)。10/3/202217第十七頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 其中東南沿海、山東、遼東沿海及其海上島嶼區(qū)，內(nèi)蒙古北部、松花江下游區(qū)為風(fēng)能豐富區(qū)（）；東南沿海沿岸和渤海沿海

7、區(qū)，三北的北部區(qū)，青藏高原區(qū)為風(fēng)能較豐富區(qū)（）；兩廣沿海區(qū)，大小興安嶺山地區(qū)，東北長白山向西經(jīng)華北平原到我國西端是風(fēng)能可利用區(qū)（）。云貴川和南嶺地區(qū)，雅魯藏布江和昌都地區(qū)，塔里木盆地西部地區(qū)為風(fēng)能欠缺區(qū)（）。10/3/202218第十八頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定 上述的分區(qū)，僅為全國范圍對陸地的宏觀劃分，沒有把海域考慮進(jìn)去。由于當(dāng)時利用的是氣象站10米高的風(fēng)速數(shù)據(jù)，而現(xiàn)在的風(fēng)電場一般遠(yuǎn)離氣象站，機(jī)組的輪轂高度至少也在40米以上，所以某一風(fēng)電場場址的風(fēng)能資源不一定嚴(yán)格符合上述分區(qū)。 就一個省或更小的范圍選址來講，更多的是要借助地形圖。10/3/202219第十九頁，

8、共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定從地形圖上可以判別發(fā)生較高平均風(fēng)速的典型特征是：走向和主風(fēng)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(fēng)和側(cè)風(fēng)角。10/3/202220第二十頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定為了核實(shí)場址條件，應(yīng)該盡快組織對場址的實(shí)地考察?？疾斓膬?nèi)容主要是風(fēng)能的大小，同時至少包括： 土地的可用性 地形地貌、地質(zhì) 交通運(yùn)輸 電網(wǎng)情況 初步確定測風(fēng)塔的位置 10/3/202221第二十一頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定為了核實(shí)場址條件，應(yīng)該盡快組織對場址的實(shí)地考察?？疾斓膬?nèi)容主要是風(fēng)能的大小，

9、同時至少包括： 土地的可用性 地形地貌、地質(zhì) 交通運(yùn)輸 電網(wǎng)情況 初步確定測風(fēng)塔的位置 10/3/202222第二十二頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定考察風(fēng)能的大小，主要通過：咨詢當(dāng)?shù)貧庀蟛块T，并搜集相關(guān)氣象資料。聽取當(dāng)?shù)鼐用竦拿枋霾炜从袩o風(fēng)成地貌10/3/202223第二十三頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定風(fēng)成地貌例子：“旗形樹”。植物因長期被風(fēng)吹而導(dǎo)致枝干偏向一邊。主風(fēng)向明顯地區(qū)的樹的變形程度與年平均風(fēng)速相關(guān)性較強(qiáng)。地表物質(zhì)會因風(fēng)而移動和沉積，形成干鹽湖、沙丘和其他風(fēng)成地貌，表明附近存在固定方向的強(qiáng)風(fēng)。如山的迎風(fēng)坡巖石裸露，山的背風(fēng)坡砂礫堆積

10、。 10/3/202224第二十四頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟1、備選場址的確定通過考察以后，綜合風(fēng)能資源和其它建設(shè)條件，排除那些不具備一項(xiàng)或多項(xiàng)建設(shè)條件的地點(diǎn)，如風(fēng)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，轉(zhuǎn)入下一步工作：風(fēng)能資源測量。10/3/202225第二十五頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟2、風(fēng)能資源測量風(fēng)能資源測量是一項(xiàng)很重要的工作。主要指導(dǎo)文件為GB/T18709-2002風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法。這部分另有專家講授，我談兩點(diǎn)工作體會。（1）必須在測風(fēng)階段給予足夠的投入。立足夠數(shù)量的測風(fēng)塔。安裝足夠數(shù)量的傳感器。測量足夠長的時間。10/3/20

11、2226第二十六頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟2、風(fēng)能資源測量（2）測風(fēng)塔的位置和數(shù)量一定要在地形圖上先確定，再到現(xiàn)場調(diào)整并最終確定。否則容易可能造成測風(fēng)塔之間的位置疏密不一。10/3/202227第二十七頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟2、風(fēng)能資源測量（3）提高測量數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。要經(jīng)常檢查數(shù)據(jù)，經(jīng)常到現(xiàn)場檢查儀器，及時發(fā)現(xiàn)問題。傳感器裝上以后，經(jīng)常會因?yàn)槿彪?、沙塵、積冰、支撐桿彎曲甚至斷裂等造成數(shù)據(jù)的丟失或失真。用無線方式接收數(shù)據(jù)的，還要保證及時向通訊公司交費(fèi)。安排責(zé)任心強(qiáng)、接受過培訓(xùn)的人員負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作，是重要的保證措施之一。10/3/202228第二十八頁，共八十一頁

12、。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟2、風(fēng)能資源測量經(jīng)過至少1年的測量，數(shù)據(jù)有效數(shù)據(jù)完整率達(dá)到90以上，即可進(jìn)入下一步：場址比選。10/3/202229第二十九頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選根據(jù)DL/T5067-1996風(fēng)力發(fā)電場項(xiàng)目可行性研究報告編制規(guī)程，應(yīng)比較以下內(nèi)容：風(fēng)能資源和相關(guān)氣象條件、地形和交通條件、工程地質(zhì)條件、接入系統(tǒng)條件。10/3/202230第三十頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選風(fēng)能資源按照GB/T18710-2002風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法進(jìn)行評估，這里不再詳述之。相關(guān)氣象條件要提出氣溫、沙塵、鹽霧、雷電、冰雹、雨（霧）凇、臺風(fēng)對風(fēng)電機(jī)組、發(fā)電量、

13、工程施工等的影響。還應(yīng)初步選擇一種機(jī)型，比較各場址的年發(fā)電量。10/3/202231第三十一頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選比較各場址的地形和交通條件。地形平坦單一，有利于減小湍流強(qiáng)度，有利于風(fēng)電機(jī)組的場內(nèi)運(yùn)輸、擺放，有利于吊裝機(jī)械和其它施工機(jī)械的作業(yè)。復(fù)雜多變的地形則正好相反。交通條件主要比較風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸條件和運(yùn)輸距離，同時要考慮施工機(jī)械的進(jìn)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。10/3/202232第三十二頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選比較各場址的工程地質(zhì)條件。比較基礎(chǔ)處理的難易程度。在風(fēng)電場選址時，應(yīng)盡量選擇

14、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(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)持力層的巖層或土層應(yīng)厚度較大、變化較小、土質(zhì)均勻、承載力能滿足風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的要求。10/3/202233第三十三頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選比較各場址的接入系統(tǒng)條件。比較各場址和現(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(jié)構(gòu)、容量。10/3/202234第三十四頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選除上述因素外，還應(yīng)考慮：當(dāng)?shù)卣途用駥υ谠摰貐^(qū)建風(fēng)電場的態(tài)度。用地方面：當(dāng)?shù)厥欠褚褜鲋芬?guī)劃為其它用途，或附近有無和建風(fēng)電場沖突的項(xiàng)目。是否涉及到建筑物拆遷，魚塘、耕

15、地、林地的占用，地下有無礦產(chǎn)。10/3/202235第三十五頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選環(huán)保方面：是否涉及到自然保護(hù)區(qū)、文化遺產(chǎn)、風(fēng)景名勝，對動植物、居民有無不良影響 ?？傃b機(jī)容量。較大的裝機(jī)容量可以攤低道路、接入系統(tǒng)等固定成本。投資。初步做出各場址的投資估算。電價。預(yù)計(jì)項(xiàng)目能夠爭取到的電價。10/3/202236第三十六頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址方法步驟3、場址比選以上因素，要定量分析和定性分析相結(jié)合，以定量分析分析為主。對各場址進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可以綜合評分，但最好作出初步的財(cái)務(wù)評價，然后對各場址進(jìn)行綜合排序，確定開發(fā)策略和開發(fā)步驟。10/3/202237第三

16、十七頁，共八十一頁。風(fēng)電場宏觀選址風(fēng)電場場址的選擇是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，涉及到經(jīng)濟(jì)技術(shù)、自然地理、社會政治、環(huán)境保護(hù)等諸多方面。前面只是擇其要者作了一下簡單介紹。在選址時應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，編寫風(fēng)電場選址專題報告。10/3/202238第三十八頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址風(fēng)電場微觀選址即風(fēng)電機(jī)組位置的選擇。通過對若干方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組的布置方案，使風(fēng)電場獲得較好的發(fā)電量。10/3/202239第三十九頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則1、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

17、路長度，降低工程造價，降低場內(nèi)線損。10/3/202240第四十頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則2、盡量減小風(fēng)電機(jī)組之間尾流影響 。國外有研究成果表明，對單臺風(fēng)電機(jī)組，在距風(fēng)輪2D3D的順風(fēng)中心線處，風(fēng)速減少3545；在距風(fēng)輪8D處，風(fēng)速減少10。尾流的直徑在距風(fēng)輪8D10D為2.6D - 2.8D。對于行距為811D，列距為23D的布置，第二排的能量損失在10 時為820。在平坦地區(qū)進(jìn)行的7行布置的風(fēng)電場的測量，其行距為9D，列距2D，第七排比第一排能量約損失20。10/3/202241第四十一頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則值得注意的是，多行多列布置的能量損失，和地形、地面粗糙

18、度也有關(guān)系，所以上述試驗(yàn)只是給我們一個概念。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)。10/3/202242第四十二頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則一般而言，機(jī)組布置的行距為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。10/3/202243第四十三頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則3、避開障礙物的尾流影響區(qū)。在風(fēng)電場中有時會碰到障礙物。障礙物的尾流的大小和強(qiáng)弱與其大小和體

19、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)，是較強(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。10/3/202244第四十四頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則4、滿足風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)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(yùn)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(yùn)輸機(jī)械能到達(dá)所選機(jī)位。10/3/202245第四十五頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址基本原則5、視覺上要盡量美觀。在與主風(fēng)能方向平行的方向成

20、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。10/3/202246第四十六頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址方法步驟風(fēng)電機(jī)組的布置和發(fā)電量的計(jì)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。10/3/202247第四十七頁，共八十一頁。風(fēng)電場微觀選址方法步驟3、根據(jù)微觀選址的基本原則和風(fēng)電場的風(fēng)能

21、資源分布圖，擬定若干布置方案，并用軟件對各方案進(jìn)行優(yōu)化。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。10/3/202248第四十八頁，共八十一頁。機(jī)型比選風(fēng)電機(jī)組按是否接入電網(wǎng)電網(wǎng)分為離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩類。我們所討論的風(fēng)電機(jī)組，如果沒有特殊說明，一般是指并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組。10/3/202249第四十九頁，共八十一頁。機(jī)型比選并網(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(shí)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)識不再有大的分歧。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組朝

22、著大型化、高效率的方向快速發(fā)展。 10/3/202250第五十頁，共八十一頁。機(jī)型比選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，可分為定槳距 、變槳距 、變速恒頻和變槳變速4種型式。10/3/202251第五十一頁，共八十一頁。機(jī)型比選各種機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)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(diǎn)： 1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，易于制造；.控制原理簡單，易于實(shí)施；.故障率較低。缺點(diǎn)：.額定風(fēng)速高，風(fēng)輪轉(zhuǎn)換效率低；.轉(zhuǎn)速恒定，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率低；.葉片復(fù)雜，重量大，制造較難，不宜作大風(fēng)機(jī)。 10

23、/3/202252第五十二頁，共八十一頁。機(jī)型比選各種機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)2、變槳距風(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，使風(fēng)對葉片的攻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(diǎn)：.提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率, 更充分利用風(fēng)能；.葉片相對簡單，重量輕，利于造大型風(fēng)機(jī)。缺點(diǎn)：.變槳機(jī)構(gòu)復(fù)雜，控制系統(tǒng)也較復(fù)雜；. 出現(xiàn)故障的可能性增加。 10/3/202253第五十三頁，共八十一頁。機(jī)型比選各種機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)3、變速恒頻風(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)，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高，輸出

24、功率最大，而頻率不變。變速恒頻風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：.機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高。缺點(diǎn)：.電機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；.風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和電機(jī)控制較難。10/3/202254第五十四頁，共八十一頁。機(jī)型比選各種機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn)3、變槳變速風(fēng)電機(jī)組變槳變速風(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)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電效率高,超出定槳距風(fēng)機(jī)10%以上。缺點(diǎn)：機(jī)械、電氣、控制部分都比較復(fù)雜。 10/3/202255第五十五頁，共八十一頁。機(jī)型比選機(jī)型比選的主要因素1、滿足場址的氣候條件。在GB 18451.12001 idt IEC 61400-1：1999風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 安全要

25、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(jì)的S級。應(yīng)根據(jù)場址的風(fēng)況選擇安全等級的級別。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)，需注意是否對防腐和絕緣性能提出特殊要求。10/3/202256第五十六頁，共八十一頁。機(jī)型比選機(jī)型比選的主要因素2、注意場址的交通運(yùn)輸條件的制約。3、順應(yīng)風(fēng)電機(jī)組發(fā)展趨勢。盡量選用較大的單機(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。大型機(jī)組一般采用了更高

26、的輸出電壓。高電壓輸出能夠降低線損和電纜造價從而降低建設(shè)和運(yùn)行成本。10/3/202257第五十七頁，共八十一頁。機(jī)型比選機(jī)型比選的主要因素 4、價格。主要包括風(fēng)電機(jī)組的價格及其基礎(chǔ)的費(fèi)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(fèi)用。5、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，其它用戶對廠家的評價。10/3/202258第五十八頁，共八十一頁。機(jī)型比選機(jī)型比選的方法步驟1、根據(jù)交通運(yùn)輸條件和安裝條件，確定單機(jī)容量的范圍。2、根據(jù)氣候條件，確定幾種備選的機(jī)型。3、用WAsP軟件將幾種備選機(jī)型作初步布置，計(jì)算出其理論發(fā)電量。4、對各備選機(jī)型及其配套費(fèi)用作投資估算。其中風(fēng)電機(jī)組的價格用最新的招標(biāo)

27、價格計(jì)算。10/3/202259第五十九頁，共八十一頁。機(jī)型比選機(jī)型比選的方法步驟5、計(jì)算各備選機(jī)型的度電成本、千瓦投資等指標(biāo)。6、結(jié)合各備選機(jī)型的特征參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、控制方式、成熟性、先進(jìn)性、售后服務(wù)等進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定機(jī)型。10/3/202260第六十頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)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(jì)算風(fēng)電場的年上網(wǎng)電量。計(jì)算的方法步驟如下。10/3/202261第六十一頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算1、計(jì)算各風(fēng)電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的理論發(fā)電量。手工計(jì)算是相當(dāng)煩瑣的，這里略去不談，因?yàn)橐环矫嫦抻跁r間篇幅，另一方面現(xiàn)在可以用軟件

28、計(jì)算了。需要準(zhǔn)備的資料有：（1）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(jì)算精度。等高距小于20m。10/3/202262第六十二頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算（2）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、風(fēng)速計(jì)高度。這些數(shù)據(jù)在風(fēng)能資源評估時已經(jīng)做出來。（3）選定機(jī)型的功率曲線、推力曲線。從風(fēng)電機(jī)組制造廠家可以得到這些曲線。（4）場址內(nèi)障礙物的大小、位置和孔積率。10/3/202263第六十三頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算WAsP 軟件會用的人已經(jīng)比較多了，掌握起來也不難。這里我著重談幾

29、個問題。地形圖。圖幅要足夠大。WAsP 軟件的編寫人員建議圖幅要大于1010km2。等高線一定要認(rèn)真輸入和檢查，避免交叉。全部位于圖幅內(nèi)的等高線要閉合。山峰和山脊的高程要特別標(biāo)示出來。粗糙度線。粗糙度線是有方向的。在輸入時，根據(jù)粗糙度西的前進(jìn)方向，分左右兩側(cè)輸入，兩側(cè)一般不同。和等高線一樣，全部位于圖幅內(nèi)的粗糙度線要閉合。10/3/202264第六十四頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算障礙物和粗糙度如何區(qū)分。假設(shè)物體的高度為h。如果興趣點(diǎn)（風(fēng)速計(jì)或風(fēng)電機(jī)組的輪轂處）到物體的水平距離小于50h且高度小于3h，則物體作為障礙物處理；如果興趣點(diǎn)（風(fēng)速計(jì)或風(fēng)電機(jī)組的輪轂處）到物體的水平距離大于50

30、h或高度大于3h，則物體作為粗糙度的一個元素處理。10/3/202265第六十五頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算2、尾流影響修正。軟件的8.0以上版本可以自動計(jì)算出風(fēng)電機(jī)組之間尾流影響系數(shù)并進(jìn)行電量的折減，因此尾流修正直接用軟件計(jì)算的結(jié)果。10/3/202266第六十六頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算3、空氣密度修正。由于場址的空氣密度一般不等于標(biāo)準(zhǔn)空氣密度1.225kg/m3,所以要作空氣密度修正。（1）優(yōu)先采用下式計(jì)算。10/3/202267第六十七頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算累年平均空氣密度，kg/m3；P累年平均氣壓，hPa；e累年平均水汽壓，hPa；t累年平均氣

31、溫為，。 10/3/202268第六十八頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算（2）無法得到水汽壓時采用下式計(jì)算。P 年平均大氣壓力，Pa；R 氣體常數(shù)（287 J/kgK）；T 年平均空氣開氏溫標(biāo)絕對溫度（ + 273）。10/3/202269第六十九頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算（3）再無法得到大氣壓力時采用下式計(jì)算。=（353.05/T）exp-0.034(z/T) （kg/m3）z 風(fēng)場的海拔高度，m；T 年平均空氣開氏溫標(biāo)絕對溫度（ + 273）。10/3/202270第七十頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算4、可利用率折減。一般根據(jù)廠家的保證取95，即減去5。5、功率曲

32、線保證折減。一般根據(jù)廠家的保證取95 ，即減去5 。6、葉片污染折減。根據(jù)場址的空氣狀況取9899，即減去12。7、湍流強(qiáng)度折減。根據(jù)湍流強(qiáng)度的大小，在9298取值，即減去28。10/3/202271第七十一頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算8、氣候影響折減。根據(jù)場址內(nèi)由于氣溫、積冰等天氣的影響而不能發(fā)電造成的電量損失比例折減。計(jì)算方法為：訂正的風(fēng)速數(shù)據(jù)要完整年。按1m/s一個區(qū)間統(tǒng)計(jì)出各區(qū)間的小時數(shù)。將各區(qū)間的小時數(shù)和功率曲線對應(yīng)的功率相乘并求和，得出不受損失時全年電量。用同樣的方法求出一年內(nèi)損失的電量。求出損失電量和不受損失時全年電量的比值，即可進(jìn)行折減。風(fēng)電機(jī)組數(shù)量多時，按測風(fēng)塔數(shù)量

33、和到測風(fēng)塔的距離將風(fēng)電機(jī)組的折減比例分組計(jì)算。10/3/202272第七十二頁，共八十一頁。風(fēng)電場年上網(wǎng)電量的計(jì)算9、損耗和廠用電折減。參照類似已建工程估算折減系數(shù)。10、根據(jù)場址的具體情況，作其它折減。根據(jù)場址的具體情況，還可以作其它折減。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。10/3/202273第七十三頁，共八十一頁。WAsP軟件簡介WAsP（Wind Atlas Analysis and Application program) 軟件是丹麥國家實(shí)驗(yàn)室風(fēng)能及大氣物理部1987年開發(fā)出來的，經(jīng)過將近20年的改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)到了8.1版本。該軟件吸收了丹麥國家實(shí)驗(yàn)室的很多風(fēng)能研究方面的成果，是目前計(jì)算風(fēng)電場發(fā)電量的最主要的工具。10/3/202274第七十四