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風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2024/12/12風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)主要內(nèi)容第一節(jié)風(fēng)能資源評(píng)估第二節(jié)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)選型和發(fā)電量估算第三節(jié)風(fēng)電場(chǎng)微觀、宏觀選址第四節(jié)風(fēng)資源評(píng)估常用軟件介紹第五節(jié)地形、氣候?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)的影響第六節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常見故障及維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估1.資料收集及分析從地方氣象臺(tái)收集氣象、地理及地質(zhì)數(shù)據(jù)資料。整理該地區(qū)10年以上(最好為30年)的風(fēng)速、溫度、氣壓平均值及極值,以及極端天氣情況。2.風(fēng)能資源普查分區(qū)
以整理得到的氣象數(shù)據(jù)為依據(jù),按標(biāo)準(zhǔn)劃分風(fēng)能區(qū)域及其風(fēng)功率密度等級(jí),初步確定風(fēng)能可利用區(qū)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估3.風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址
根據(jù)風(fēng)能資源普查結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘,對(duì)初選的風(fēng)能可利用區(qū)的地形地貌、地質(zhì)、交通、電網(wǎng)及其他外部條件進(jìn)行評(píng)估比較,結(jié)合選擇最合適的區(qū)域。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估4.風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)況觀測(cè)
氣象站提供的氣象數(shù)據(jù)只反映較大區(qū)域內(nèi)的風(fēng)氣候。為滿足微觀選址對(duì)代表性風(fēng)速和風(fēng)向的需要,要在初選區(qū)域內(nèi)樹立不少于2座測(cè)風(fēng)塔進(jìn)行不短于1年的測(cè)風(fēng),內(nèi)容包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、氣壓。測(cè)風(fēng)儀應(yīng)安裝在測(cè)風(fēng)塔的10m、30m、50m、70m高度甚至更高。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估5.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組微觀選址在宏觀選定的場(chǎng)址內(nèi),根據(jù)地形地質(zhì)條件、外部因素和測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)風(fēng)能資源分析結(jié)果,對(duì)風(fēng)電機(jī)組具體位置進(jìn)行定位排布。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估風(fēng)能資源評(píng)估參數(shù)1.平均風(fēng)速(年平均風(fēng)速、極端風(fēng)速)2.風(fēng)廓線3.風(fēng)功率密度4.風(fēng)能密度5.主要風(fēng)向6.年風(fēng)能可利用時(shí)間7.湍流
風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估1.平均風(fēng)速
依據(jù)該地區(qū)多年的氣象站數(shù)據(jù)及測(cè)風(fēng)塔一年的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)(每10分鐘間隔的風(fēng)速數(shù)據(jù)),計(jì)算得到年平均風(fēng)速大于6m/s(合4級(jí)風(fēng))的地區(qū)才適合建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估極端風(fēng)速極端風(fēng)速—較長時(shí)間內(nèi)給定取樣時(shí)間下風(fēng)速的最大值。風(fēng)電行業(yè)表征極端風(fēng)速的方式有最大風(fēng)速和極大風(fēng)速。最大風(fēng)速:給定時(shí)段10min內(nèi)的平均風(fēng)速的最大值。極大風(fēng)速:給定時(shí)段內(nèi)的瞬時(shí)(一般取3s均值)風(fēng)速的最大值。
風(fēng)電行業(yè)最關(guān)心的時(shí)間段為50a,即通常所說的50a一遇。50年一遇極端風(fēng)速是基于歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出的一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)值,這其中引入了概率的概念。50年一遇是指可能發(fā)生,并不一定發(fā)生,當(dāng)然也并不是一定不發(fā)生。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2.風(fēng)廓線
因?yàn)闅怏w的粘性及地表的粗糙度的不同,風(fēng)速沿高度方向是變化的,符合對(duì)數(shù)和指數(shù)分布規(guī)律。第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估3.風(fēng)功率密度與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的功率。它和空氣密度和風(fēng)速有關(guān)。風(fēng)功率密度越高,該地區(qū)風(fēng)能資源越好,風(fēng)能利用率越高。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)4.風(fēng)能密度在設(shè)定時(shí)間段與風(fēng)向垂直的單位面積中所具有的能量。第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估5.主要風(fēng)向分布
風(fēng)向及其變化范圍決定風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)場(chǎng)中的確切的排列方式。風(fēng)電機(jī)組的排列方式很大程度地決定各臺(tái)機(jī)組的出力。因此,主要盛行風(fēng)向及其變化范圍要準(zhǔn)確。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估6.年風(fēng)能可利用時(shí)間指一年中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在有效風(fēng)速范圍(一般取3-25m/s)內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間。一般年風(fēng)能可利用小時(shí)數(shù)大于2000h的地區(qū)為風(fēng)能可利用區(qū)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)7.湍流
短時(shí)間(風(fēng)資源評(píng)估一般取10分鐘)內(nèi)的風(fēng)速流動(dòng)。
湍流產(chǎn)生的原因:1)當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí),由于地形差異造成的與地表的摩擦;2)由于空氣密度差異和氣溫變化的熱效應(yīng)導(dǎo)致空氣氣團(tuán)的垂直運(yùn)動(dòng)。第一節(jié)風(fēng)能資源的評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第二節(jié)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)選型和發(fā)電量估算1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型2不同機(jī)型發(fā)電量估算3不同機(jī)型綜合經(jīng)濟(jì)比較4機(jī)型選擇推薦意見5風(fēng)電機(jī)組布置推薦方案風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.1風(fēng)能資源分析通過對(duì)測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出代表年50m~80m高度的年平均風(fēng)速、風(fēng)功率密度。根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量方法》(GB-T18710-2002)可以判斷風(fēng)功率密度等級(jí),一般來說,風(fēng)功率密度達(dá)到3級(jí)以上,風(fēng)電場(chǎng)才有開發(fā)價(jià)值。各測(cè)風(fēng)塔的風(fēng)能主要集中某幾個(gè)扇區(qū),盛行風(fēng)向穩(wěn)定,才有利于風(fēng)能資源的有效利用。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)65~85m輪轂高度處50年一遇最大風(fēng)速,風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)輪轂高度處15m/s風(fēng)速區(qū)間的湍流強(qiáng)度,判定風(fēng)電場(chǎng)工程可以選擇的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類別。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.1風(fēng)能資源分析風(fēng)力機(jī)等級(jí)的基本參數(shù)
Vref為10min平均參考風(fēng)速,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組s級(jí)設(shè)計(jì)是在近海安裝的特殊條件,其他為標(biāo)準(zhǔn)等級(jí),設(shè)計(jì)壽命至少20年。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.2機(jī)型范圍初選國內(nèi)外風(fēng)電場(chǎng)工程的經(jīng)驗(yàn)表明,在現(xiàn)有的技術(shù)條件下,對(duì)于一個(gè)已知場(chǎng)區(qū)的風(fēng)電場(chǎng),單機(jī)容量選擇在某個(gè)確定的范圍內(nèi),項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性會(huì)相對(duì)較高。在進(jìn)行單機(jī)容量選擇時(shí),首先應(yīng)確定一個(gè)適合于本項(xiàng)目的容量范圍,然后在該范圍內(nèi)選擇一種技術(shù)成熟、市場(chǎng)業(yè)績(jī)良好并且經(jīng)濟(jì)性較高的機(jī)型。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.2機(jī)型范圍初選風(fēng)電機(jī)組選型要考慮的幾個(gè)因素一、風(fēng)輪輸出功率控制方式風(fēng)輪輸出功率控制方式分為失速調(diào)節(jié)和變槳距調(diào)節(jié)兩種。兩種控制方式各有利弊,各自適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行要求。變速變槳距機(jī)型比定速定槳距機(jī)型更具優(yōu)越性,它不僅能在低風(fēng)速時(shí)能夠根據(jù)風(fēng)速變化,在運(yùn)行中保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能;也能在高風(fēng)速時(shí)根據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化,儲(chǔ)存或釋放部分能量,提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性,使功率輸出更加平穩(wěn)。從目前市場(chǎng)情況看,采用變槳距調(diào)節(jié)方式的風(fēng)電機(jī)組居多。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.2機(jī)型范圍初選風(fēng)電機(jī)組選型要考慮的幾個(gè)因素二、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行方式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行方式分為變速運(yùn)行與恒速運(yùn)行。恒速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組的好處是控制簡(jiǎn)單,可靠性好。缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)速基本恒定,而風(fēng)速經(jīng)常變化,因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)常工作在風(fēng)能利用系數(shù)(Cp)較低的點(diǎn)上,風(fēng)能得不到充分利用。變速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組一般采用雙饋異步發(fā)電機(jī)或多極永磁同步發(fā)電機(jī)。變速運(yùn)行方式通過控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,能使風(fēng)力機(jī)的葉尖速比接近最佳,從而最大限度的利用風(fēng)能,提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.2機(jī)型范圍初選風(fēng)電機(jī)組選型要考慮的幾個(gè)因素三、發(fā)電機(jī)的類型發(fā)電機(jī)的類型包括異步發(fā)電機(jī)、雙饋感應(yīng)型發(fā)電機(jī)和多極永磁同步電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用普通的異步發(fā)電機(jī),正常運(yùn)行中在發(fā)出有功功率的同時(shí),需要從電力系統(tǒng)吸收一定的無功功率才能正常運(yùn)行(機(jī)端的電容補(bǔ)償只能減少從電力系統(tǒng)吸收無功功率的數(shù)量),雙饋感應(yīng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(COSφ)可以在+0.95~-0.95之間變化,也就是說可以根據(jù)電網(wǎng)的需要發(fā)出或者吸收無功功率,改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電壓質(zhì)量,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.2機(jī)型范圍初選四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)方式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)方式包括齒輪傳動(dòng)方式與無齒輪箱直驅(qū)方式。目前,風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用齒輪傳動(dòng),成本較低,但是降低了風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率、產(chǎn)生噪音,是造成機(jī)械故障的主要原因,而且為了減少機(jī)械磨損需要潤滑清洗等定期維護(hù)。采用無齒輪箱的直驅(qū)方式有效地提高了系統(tǒng)的效率以及運(yùn)行可靠性,但同時(shí)也提高了電機(jī)的設(shè)計(jì)成本。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)址的地形、地質(zhì)特點(diǎn)、風(fēng)資源分布情況,以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)成熟、先進(jìn)、可靠等要求,選擇多種適合的機(jī)型,按單一機(jī)型方案進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化布置。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.3風(fēng)電機(jī)組總體布置布置機(jī)位時(shí)需要考慮地形地貌、主導(dǎo)風(fēng)向與主導(dǎo)風(fēng)能方向、地面障礙物等影響因素。具體布置時(shí)因地制宜,根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)地形條件、建設(shè)規(guī)模、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的型號(hào)及裝機(jī)的臺(tái)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化布置,實(shí)現(xiàn)在有限的場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)達(dá)到最大的上網(wǎng)發(fā)電量和最低成本的目標(biāo)。在軟件優(yōu)化的基礎(chǔ)上手工調(diào)整風(fēng)機(jī)位置,調(diào)整風(fēng)機(jī)與防護(hù)林、村莊、線纜等地物之間的距離,考慮風(fēng)機(jī)的相對(duì)集中布置,同時(shí)將尾流效應(yīng)控制在合理范圍內(nèi),以充分利用土地資源與風(fēng)資源,減少集電線路長度,方便運(yùn)輸安裝。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型
1.4輪轂高度優(yōu)化計(jì)算各機(jī)型不同輪轂安裝高度下的發(fā)電量,隨著輪轂高度增加,發(fā)電量增加的同時(shí)風(fēng)機(jī)與塔架的運(yùn)輸與安裝難度增大,塔筒與基礎(chǔ)加固引起的基本投資增加。結(jié)合各風(fēng)機(jī)廠家現(xiàn)在的生產(chǎn)情況、技術(shù)成熟程度和裝機(jī)運(yùn)行安全可靠性等因素對(duì)不同機(jī)型不同輪轂高度的發(fā)電量與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合比較,推薦比選的幾種機(jī)型的輪轂安裝高度。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.1年理論發(fā)電量及單機(jī)尾流的計(jì)算根據(jù)各機(jī)型單一機(jī)組的布置方案,利用軟件,計(jì)算各種風(fēng)機(jī)的年凈發(fā)電量(尾流折減后),并計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的尾流損失。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.2空氣密度修正系數(shù)由于風(fēng)功率密度與空氣密度成正比,在相同的風(fēng)速條件下,空氣密度不同則風(fēng)電機(jī)組出力不一樣,風(fēng)電場(chǎng)年上網(wǎng)電量估算應(yīng)進(jìn)行空氣密度修正。因此需要對(duì)軟件在標(biāo)準(zhǔn)空氣密度條件下計(jì)算得到的發(fā)電量進(jìn)行修正。原理上可根據(jù)風(fēng)功率密度與空氣密度成正比的特點(diǎn),將標(biāo)準(zhǔn)空氣密度對(duì)應(yīng)下的功率曲線估算的結(jié)果乘以空氣密度修正系數(shù)進(jìn)行空氣密度修正。當(dāng)實(shí)測(cè)空氣密度偏離標(biāo)準(zhǔn)空氣密度較大時(shí),按正比關(guān)系進(jìn)行修正的誤差較大。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)具體風(fēng)資源情況,結(jié)合各機(jī)型的功率曲線,計(jì)算不同機(jī)型在對(duì)應(yīng)輪轂高度處能達(dá)到額定功率前的理論發(fā)電量所占比例,僅對(duì)風(fēng)機(jī)滿發(fā)前的發(fā)電量按照空氣密度正比關(guān)系修正進(jìn)行折減。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.3控制和湍流折減風(fēng)電機(jī)組隨風(fēng)速風(fēng)向的變化不斷調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)際運(yùn)行中機(jī)組控制總是落后于風(fēng)的變化,使風(fēng)機(jī)的輸出功率減小。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)湍流強(qiáng)度值大小情況,對(duì)控制和湍流折減系數(shù)取值,控制和湍流系數(shù)一般取97%左右。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.4葉片污染折減葉片表層污染使葉片表面粗糙度提高,翼型的氣動(dòng)性能下降。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)沙、降雨量大小、夏季昆蟲多少、冬季葉片結(jié)冰等情況,判斷可能造成的葉片污染程度,對(duì)葉片污染折減系數(shù)取值,一般污染系數(shù)取97%左右。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.5風(fēng)電機(jī)組利用率風(fēng)力機(jī)維護(hù)的好壞直接影響到發(fā)電量的多少和經(jīng)濟(jì)效益的高低;風(fēng)力機(jī)本身性能的好壞,也要通過維護(hù)檢修來保持,維護(hù)工作及時(shí)有效可以發(fā)現(xiàn)故障隱患,減少故障發(fā)生機(jī)率,提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。風(fēng)機(jī)維護(hù)可分為定期檢修和日常排故維護(hù)兩種方式??紤]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障、檢修對(duì)發(fā)電效率的影響,將常規(guī)檢修安排在小風(fēng)月,根據(jù)目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造水平和已建風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),一般風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可利用率為95%。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.6功率曲線折減考慮到風(fēng)電機(jī)組廠家對(duì)功率曲線的保證率一般為95%,在計(jì)算發(fā)電量時(shí)應(yīng)予以考慮,因此取風(fēng)電機(jī)組功率曲線保證率95%。
2.7場(chǎng)用電、線損等能量損耗根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)地形復(fù)雜程度,地勢(shì)起伏情況,集電線路能量損耗大小。估算場(chǎng)用電和輸電線路、機(jī)組變電站損耗占總發(fā)電量的百分比,一般能量損耗系數(shù)為95%左右。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.8氣候影響停機(jī)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域冬季低溫氣溫天數(shù)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組適應(yīng)的溫度范圍等情況,當(dāng)風(fēng)場(chǎng)的氣溫超出它的適應(yīng)范圍,風(fēng)機(jī)將不再發(fā)電。低溫環(huán)境下,風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率有所下降,且風(fēng)機(jī)停機(jī)再啟動(dòng)需要溫度回升區(qū)間。另外當(dāng)氣溫下降到-10℃時(shí)風(fēng)機(jī)的潤滑系統(tǒng)也將會(huì)受到影響,0℃以下葉片表面結(jié)冰也會(huì)影響風(fēng)機(jī)翼型的氣動(dòng)性能,使發(fā)電量降低。一般北方寒冷地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)低溫氣候影響折減按95%左右考慮。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.9總折減系數(shù)根據(jù)上述各項(xiàng)折減系數(shù),計(jì)算出不同機(jī)型對(duì)應(yīng)的總折減系數(shù)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)2不同機(jī)型發(fā)電量估算
2.10年上網(wǎng)電量測(cè)算根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)各種機(jī)型風(fēng)機(jī)年理論發(fā)電量扣除上述發(fā)電量損失,即得出年上網(wǎng)發(fā)電量,從發(fā)電量指標(biāo)角度,對(duì)各種機(jī)型進(jìn)行比較。
風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)3不同機(jī)型綜合經(jīng)濟(jì)比較
評(píng)價(jià)一種機(jī)型的優(yōu)劣,不能僅從發(fā)電量和等效利用小時(shí)來考慮,應(yīng)綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來評(píng)價(jià)。除發(fā)電量外,風(fēng)電機(jī)組的價(jià)格、塔架、底座、箱變、電纜、公路以及變電站等也都是影響機(jī)型方案選擇的重要因素。對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行綜合指標(biāo)比較,以最終確定風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組選型。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)4機(jī)型選擇推薦意見
確定風(fēng)電項(xiàng)目機(jī)型最終推薦意見,主要考慮三個(gè)因素:一是所推薦機(jī)型方案的發(fā)電量指標(biāo)優(yōu)越;二是該方案投資經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理,抗風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng);三是該方案上網(wǎng)電價(jià)低,即考慮綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越的機(jī)型方案。根據(jù)風(fēng)機(jī)在發(fā)電量、機(jī)組投資、上網(wǎng)電價(jià)等各項(xiàng)綜合指標(biāo)上的明顯的優(yōu)勢(shì),推薦一種風(fēng)機(jī)作為選擇方案,以此作為進(jìn)一步工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)5風(fēng)電機(jī)組布置推薦方案
對(duì)優(yōu)選的機(jī)型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化布置,考慮整體規(guī)劃的影響,以獲得較大發(fā)電量和最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益為原則,既要保證風(fēng)機(jī)間距以減小尾流損失又要考慮風(fēng)機(jī)的相對(duì)集中布置以減少集電線路及道路的投資;不僅考慮每個(gè)機(jī)位最優(yōu),而且考慮各風(fēng)機(jī)之間的相互影響與風(fēng)機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行的安全性,從而保證整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量最大,效益最好。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第三節(jié)風(fēng)電場(chǎng)宏觀、微觀選址風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址過程是從一個(gè)較大的地區(qū),對(duì)氣象、地質(zhì)等條件多方面綜合考慮,選擇一個(gè)風(fēng)能質(zhì)量好、最具利用價(jià)值的小區(qū)域的過程。需要考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、環(huán)境、地質(zhì)、交通、生活、電網(wǎng)用戶等多方面的問題。
風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要按如下條件進(jìn)行(10點(diǎn)):1.選取風(fēng)能質(zhì)量好的地區(qū)年平均風(fēng)速較高風(fēng)功率密度大風(fēng)頻分布好可利用小時(shí)數(shù)高風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件2.風(fēng)向基本穩(wěn)定主要有一個(gè)或兩個(gè)盛行風(fēng)向(盛行風(fēng)向:指出現(xiàn)頻率最多的風(fēng)向)。某一地區(qū)基本上只有一個(gè)或兩個(gè)盛行主風(fēng)向且?guī)缀跸喾?,這種情況對(duì)布機(jī)有利。也有雖然風(fēng)況較好,但沒有固定的盛行風(fēng)向的地區(qū)。這種情況布機(jī)復(fù)雜。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件3.風(fēng)速變化小盡量不要有較大的風(fēng)速日變化和季節(jié)變化。4.風(fēng)垂直切變小要考慮因地面粗糙度引起的不同風(fēng)速廓線。在風(fēng)機(jī)高度范圍內(nèi),如風(fēng)垂直切變非常大,對(duì)機(jī)組運(yùn)行十分不利。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件5.湍流強(qiáng)度小風(fēng)機(jī)上游障礙物產(chǎn)生的無規(guī)則的湍流會(huì)使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)、受力不均。所以選址時(shí)盡量避開粗糙地面和高大建筑物。一般輪轂高度應(yīng)高出障礙物8-10m以上,距障礙物的距離為5-10倍障礙物高度。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件6.避開災(zāi)難性天氣頻發(fā)地區(qū)災(zāi)害性天氣包括臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、雷電、沙暴、覆冰、鹽霧等,對(duì)風(fēng)電機(jī)組具有破壞性。選址時(shí)要參考地區(qū)氣象站對(duì)歷年災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻度的統(tǒng)計(jì),在機(jī)組選型和選址上采取措施。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件7.盡量靠近電網(wǎng)要考慮電網(wǎng)現(xiàn)有容量、結(jié)構(gòu)及其可容納的最大容量,以及風(fēng)電場(chǎng)的上網(wǎng)規(guī)模與電網(wǎng)是否匹配的問題;風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)盡可能靠近電網(wǎng),從而減少電損和電纜鋪設(shè)成本。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件8.交通方便要考慮所選定風(fēng)電場(chǎng)交通運(yùn)輸情況,設(shè)備供應(yīng)運(yùn)輸是否便利,運(yùn)輸路段及橋梁的承載力是否適合風(fēng)電設(shè)備運(yùn)輸車輛。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址宏觀選址主要條件9.對(duì)環(huán)境不利影響小為保護(hù)生態(tài),選址時(shí)盡量避開鳥類飛行路線,候鳥及動(dòng)物停留地帶及動(dòng)物筑巢去,盡量減少占用植備面積。10.地理情況(5條)要選擇在地貌單一地區(qū),擾流影響小。要考慮所選區(qū)域內(nèi)的土質(zhì)是否適合挖掘建設(shè)施工。要有該地區(qū)詳細(xì)的水文地質(zhì)資料并依照工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定。要遠(yuǎn)離人口密集區(qū)、地震帶、火山頻發(fā)區(qū),及具有考古意義、軍事意義等特殊地區(qū)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)微觀選址1任務(wù)與目的2現(xiàn)場(chǎng)考察3選址原則4軟件計(jì)算流程風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)任務(wù)與目的微觀選址工作主要任務(wù):對(duì)風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘,利用計(jì)算軟件對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組布置進(jìn)行計(jì)算,滿足風(fēng)電場(chǎng)總體裝機(jī)容量以及風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)臺(tái)數(shù)要求,給出各風(fēng)電機(jī)組的具體位置坐標(biāo),從而指導(dǎo)下一步的勘測(cè)設(shè)計(jì)等工作。
風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)考察現(xiàn)場(chǎng)考察工作主要包括:了解風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件、地形地貌、測(cè)風(fēng)塔位置、場(chǎng)地條件、場(chǎng)區(qū)內(nèi)樹林、農(nóng)田、房屋等分布情況。在已確定開發(fā)建設(shè)的場(chǎng)區(qū)內(nèi),風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址后,根據(jù)風(fēng)能資源勘測(cè)評(píng)估分析結(jié)果,充分利用風(fēng)能分布較優(yōu)的位置,在風(fēng)能最大點(diǎn)初步布置機(jī)位,然后再結(jié)合地形地貌特點(diǎn)考核機(jī)位,以規(guī)避農(nóng)田、林地、湖泊及其它地面障礙物。同時(shí)考查機(jī)組施工安裝條件的選擇是否合理,如吊裝空間、吊裝設(shè)備擺放及進(jìn)出道路、設(shè)備堆放等,經(jīng)過綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,最終確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的微觀位置。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)微觀選址原則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的布置,要充分考慮各方面的影響因素,有以下幾點(diǎn):1)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直于主導(dǎo)風(fēng)能方向排列;2)充分利用風(fēng)電場(chǎng)的土地;3)盡量減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的相互影響、滿足風(fēng)電機(jī)組之間行、列距的要求;4)綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)地形、地表粗糙度、障礙物等,將其影響降到最低;5)合理利用風(fēng)電場(chǎng)的測(cè)站訂正后的測(cè)風(fēng)資料;
風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)6)考慮風(fēng)電機(jī)組之間的相互影響后盡量縮短機(jī)組之間的距離,從而減少集電線路的長度。7)風(fēng)機(jī)盡量布置在風(fēng)資源最好且便于施工的地區(qū);8)盡量避免對(duì)現(xiàn)有植被的破壞;9)盡量避開防護(hù)林及農(nóng)用土地;10)盡量考慮與周邊風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組相互避讓;11)充分考慮機(jī)組之間尾流對(duì)機(jī)組發(fā)電量的相互影響。微觀選址原則風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)4軟件計(jì)算流程目前,國內(nèi)微觀選址通常采用國際上較為流行的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)軟件WASP及WindFarmer進(jìn)行風(fēng)況建模,建模過程如下:根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)各測(cè)站訂正后的測(cè)風(fēng)資料、地形圖、粗糙度,利用輪轂高度的風(fēng)資源柵格文件滿足精度及高度要求的WindFarmer軟件的三個(gè)輸入文件,包括:輪轂高度的風(fēng)資源柵格文件、測(cè)風(fēng)高度的風(fēng)資源柵格文件及測(cè)風(fēng)高度的風(fēng)資源風(fēng)頻表文件。采用關(guān)聯(lián)的方法在WindFarmer軟件中輸入WASP軟件形成的三個(gè)文件,輸入三維的數(shù)字化地形圖(1:10000或1:5000),地形復(fù)雜的山地風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)采用1:5000地形圖,輸入風(fēng)電場(chǎng)空氣密度下的風(fēng)機(jī)功率曲線及推力曲線,設(shè)定風(fēng)機(jī)的布置范圍及風(fēng)機(jī)數(shù)量,設(shè)定粗糙度、湍流強(qiáng)度、風(fēng)機(jī)最小間距、坡度、噪聲等,考慮風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量的各種折減系數(shù),采用修正PARK尾流模型進(jìn)行風(fēng)機(jī)優(yōu)化排布。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果的坐標(biāo),利用GPS到現(xiàn)場(chǎng)踏勘定點(diǎn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌條件和施工安裝條件進(jìn)行了機(jī)位微調(diào),并利用GPS測(cè)得新的坐標(biāo),然后將現(xiàn)場(chǎng)的定點(diǎn)坐標(biāo)輸入windfarmer中,采用粘性渦漩尾流模型對(duì)風(fēng)電場(chǎng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)電量及尾流損失的精確計(jì)算。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第四節(jié)風(fēng)資源評(píng)估常用軟件介紹1WAsP2WindFarmer3WindPro4WindSim風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)資源評(píng)估常用軟件介紹隨著數(shù)值模擬技術(shù)的快速發(fā)展,也由于資料分析法在資料的時(shí)空分辨率方面具有一定局限性,越來越多的高分辨率氣象模式及流體力學(xué)計(jì)算軟件被應(yīng)用到風(fēng)電場(chǎng)微觀選址工作中.目前,最常用的風(fēng)電場(chǎng)微觀選址及風(fēng)資源評(píng)估的軟件有:1WAsP2WindFarmer3WindPro4WindSim
風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WAsP1.WAsP:WAsP(WindAtlasAnalysisandApplicationProgram)軟件由丹麥RISΦ實(shí)驗(yàn)室開發(fā),是基于比較平坦的地形設(shè)計(jì)的,可以由一個(gè)測(cè)風(fēng)塔推算周圍100km2范圍內(nèi)的風(fēng)能資源分布。WasP軟件對(duì)風(fēng)能資源評(píng)估適用于區(qū)域面積小,地形相對(duì)平坦地區(qū)。WAsP可以計(jì)算定風(fēng)機(jī)的發(fā)電量,可以生成風(fēng)資源柵格文件,實(shí)際應(yīng)用中往往和其它軟件配合使用。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WAsP風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WAsPWASP的主要功能可由以下四部分組成:1、原始數(shù)據(jù)的分析
原始數(shù)據(jù)的分析主要是指氣象數(shù)據(jù)的分析,可對(duì)任何時(shí)間序列氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。將原始數(shù)據(jù)編輯成直方圖表,即為WASP氣象數(shù)據(jù)輸入。原始數(shù)據(jù)還可依韋伯分布參數(shù)來進(jìn)行分析。通過人為定義上下限,WASP將所輸入的風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行歸類。風(fēng)速分為四個(gè)等級(jí):靜風(fēng)(無風(fēng))、有效風(fēng)、超限風(fēng)、讀數(shù)錯(cuò)誤等,主要是有效風(fēng)區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值參與計(jì)算,單位m/s。風(fēng)向分為12個(gè)等分,自北向東順時(shí)針計(jì)算,每一等分為30°,稱為一個(gè)扇區(qū),在整個(gè)計(jì)算過程中,所有的考慮因素都是依照該分類來定方位并進(jìn)行計(jì)算。2、風(fēng)圖譜數(shù)據(jù)的產(chǎn)生
表示風(fēng)速的直方圖表可以轉(zhuǎn)換成圖譜數(shù)據(jù)組。該直方圖表可從原始數(shù)據(jù)分析中得出,或者可直接由標(biāo)準(zhǔn)的氣象表輸入,在風(fēng)圖譜數(shù)據(jù)組中,風(fēng)觀察測(cè)量按場(chǎng)地的特殊地形條件關(guān)系而得到“凈化”,呈現(xiàn)其真實(shí)量。3、風(fēng)氣候估算應(yīng)用由WASP計(jì)算產(chǎn)生的風(fēng)圖譜數(shù)據(jù)組(或由其它途徑產(chǎn)生的)通過進(jìn)行產(chǎn)生風(fēng)圖譜的逆運(yùn)算步驟可估算出任何特殊點(diǎn)的風(fēng)氣候。風(fēng)氣候按韋伯分布參數(shù)及風(fēng)的扇區(qū)分布情況而估算。4、潛在風(fēng)能估算
可計(jì)算平均風(fēng)的總能量值。此外,還可估算出風(fēng)力機(jī)的實(shí)際年平均產(chǎn)量,這由給WASP提供相應(yīng)風(fēng)力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功率曲線而計(jì)算。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WindFarmerGHWindFarmer是有效的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件工具。它綜合了各方面的數(shù)據(jù)處理、風(fēng)電場(chǎng)評(píng)估,并集成在一個(gè)程序中快速精確地計(jì)算處理。用戶可以通過GHWindFarmer自動(dòng)有效地進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)布局優(yōu)化,使其產(chǎn)能最大化并符合環(huán)境、技術(shù)和建造的要求。GHWindFarmer可生成高質(zhì)量風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境影響評(píng)估文檔,包括噪音、陰影閃爍(shadowflicker)、視覺影響、雷達(dá)、累積影響。風(fēng)電場(chǎng)的視覺影響可以通過采用動(dòng)態(tài)或靜態(tài)視覺圖像、虛擬漫游(Fly-through)或集錦照片的方式演示。GHWindFarmer有中文、英文、德文、法文等多種語言版本,全球24小時(shí)具有技術(shù)支持。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WindFarmer風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WindFarmerGHWindFarmer包含以下幾個(gè)功能模塊:
(a)基礎(chǔ)模塊:基礎(chǔ)模塊是GHWindFarmer的核心,具有所有設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)必須的基本功能,主要包括:地圖處理、風(fēng)電場(chǎng)邊界定義、風(fēng)機(jī)工作室、風(fēng)電場(chǎng)尾流損失模型、電量計(jì)算選項(xiàng)、自動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、噪音影響模型、電量、風(fēng)速、噪音和地面傾斜地圖、多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)獨(dú)立和累積分析、與WAsP和其他風(fēng)力流動(dòng)模型軟件的連接界面。
(b)可視化模塊:可視化模塊用于在實(shí)際建造前模擬和演示風(fēng)電場(chǎng)的視覺效果,包括視覺影響區(qū)域分析,虛擬現(xiàn)實(shí),虛擬漫游,集錦照片等。
(c)MCP+模塊:MCP+模塊提供了所有測(cè)量風(fēng)力數(shù)據(jù)的評(píng)估工具,測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)間序列可以輸出成圖形和文件并與長期風(fēng)資源數(shù)據(jù)形成關(guān)聯(lián)。
(d)紊流強(qiáng)度模塊:紊流強(qiáng)度模塊提供高級(jí)用戶先進(jìn)的風(fēng)力流動(dòng)、風(fēng)機(jī)性能和風(fēng)機(jī)負(fù)載模型。
(e)金融模塊:金融模塊可以對(duì)風(fēng)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃階段進(jìn)行金融評(píng)估,用戶可以采用自己的金融模型或軟件中自帶的金融模型。
(f)電力模塊:電力模塊用于設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)的電力規(guī)劃,包括對(duì)于變壓器、電力電纜的超載檢查和計(jì)算電力損耗。
(g)陰影閃爍模塊:陰影閃爍模塊計(jì)算所給出的布局圖和地形圖中所產(chǎn)生的陰影閃爍。確定風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的陰影閃爍機(jī)理和時(shí)間間隔。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WindProWindPRO是丹麥EMD公司開發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件,經(jīng)過20多年的發(fā)展,WindPRO已成為使用最廣泛、用戶界面最友好的風(fēng)能資源評(píng)估與風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)軟件之一。WindPRO是基于對(duì)象的模塊化軟件,除了基本的BASIS模塊外,用戶可根據(jù)需要和預(yù)算自由選擇模塊。WindPRO以WAsP為計(jì)算引擎,相對(duì)于單獨(dú)使用WAsP,WindPRO與WAsP聯(lián)合使用具有許多優(yōu)點(diǎn):如方便靈活的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)分析手段,用戶可以方便地剔除無效測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù),并對(duì)不同高度的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,尋求相關(guān)性,評(píng)價(jià)測(cè)風(fēng)結(jié)果;考慮風(fēng)機(jī)尾流影響的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量計(jì)算,并提供多種尾流模型;風(fēng)機(jī)實(shí)際位置的空氣密度計(jì)算,自動(dòng)修正標(biāo)準(zhǔn)條件下的風(fēng)機(jī)功率曲線;風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃區(qū)域的極大風(fēng)速計(jì)算;幾乎涵蓋了市場(chǎng)上所有風(fēng)機(jī),并不斷更新的風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)庫,包括功率曲線、噪聲排放及可視化信息等。此外,WindPRO還能實(shí)現(xiàn)短期測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的長期相關(guān)性分析;詳盡的計(jì)算報(bào)告;兼容多種數(shù)字化資源文件,如衛(wèi)星照片、SRTM(ShuttleRadarTopologicalMission)等高線數(shù)據(jù)等,為描述規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)外圍15kM的粗糙度與等高線提供了便利。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WindSimWindSim:WindSim軟件是挪威一家公司設(shè)計(jì),基于計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)風(fēng)電場(chǎng)選址及風(fēng)資源評(píng)估的軟件。WindSim軟件包括六個(gè)模塊:地形處理模塊、風(fēng)場(chǎng)計(jì)算模塊、風(fēng)機(jī)位置模塊、流場(chǎng)顯示模塊、風(fēng)資源計(jì)算模塊、年發(fā)電量計(jì)算模塊。其中,風(fēng)場(chǎng)計(jì)算模塊適用計(jì)算流體力學(xué)商用軟件Pheonics的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格解算器部分。WindSim軟件采用計(jì)算流體力學(xué)軟件來模擬場(chǎng)址內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)情形,可以很好的計(jì)算出相對(duì)復(fù)雜地形下的風(fēng)場(chǎng)分布情況,因此,WindSim軟件可以用于相對(duì)復(fù)雜地形條件下的風(fēng)電場(chǎng)選址及風(fēng)資源。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)WindSim風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第五節(jié)地形、氣候?qū)︼L(fēng)的影響風(fēng)主要特征風(fēng)的主要影響因素地形對(duì)風(fēng)的影響海陸的影響風(fēng)速隨高度變化的影響風(fēng)機(jī)間距的影響障礙物的影響風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)主要特征不穩(wěn)定性風(fēng)的瞬時(shí)脈動(dòng)、日變化,季節(jié)變化以至年變化都十分明顯,此為其利用上的不利因素。受地形影響大,地區(qū)差異顯著風(fēng)力的局部地形差異明顯,即使在同一地區(qū),有利地形下的風(fēng)力往往優(yōu)于不利地形。故風(fēng)力機(jī)位置選擇時(shí)必須充份考慮到地形作用。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)的主要影響因素當(dāng)利用風(fēng)能的可能性確定下來以后,就必須具體地選擇一個(gè)安置風(fēng)力機(jī)的最佳位置。因?yàn)轱L(fēng)能密度與風(fēng)速三次方成正比,風(fēng)力機(jī)發(fā)電的性能和經(jīng)濟(jì)效果就依賴于具體安裝場(chǎng)地的風(fēng)速,應(yīng)使風(fēng)力機(jī)盡量地得到地形所加強(qiáng)的局地風(fēng)速。風(fēng)電場(chǎng)選址問題包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境等方面,但在選址中需考慮的地形、氣候問題主要包括以下5個(gè)方面:地形對(duì)風(fēng)的影響、海陸的影響、風(fēng)速隨高度變化的影響、風(fēng)機(jī)間距影響、障礙物的影響等。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)地形對(duì)風(fēng)的影響風(fēng)能與風(fēng)的立方成正比,當(dāng)風(fēng)速為原來的兩倍時(shí),則功率為原來的八倍。由于風(fēng)的局地性相當(dāng)大,這就愈來愈需要?dú)庀髮W(xué)家,為風(fēng)力發(fā)電機(jī)所要選的位置,提供中、小尺度的氣候分析。運(yùn)用氣象規(guī)律認(rèn)真選好站址,對(duì)推廣風(fēng)能利用所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效果是非常顯著的、小地形的影響也是不能忽視的,所以一旦利用風(fēng)能的地區(qū)確定后,就必需對(duì)當(dāng)?shù)氐木值匦夂蜻M(jìn)行分析,將風(fēng)機(jī)位置安裝在受地形影響風(fēng)速增強(qiáng)的地點(diǎn)。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)地形對(duì)風(fēng)的影響根據(jù)地形分類安裝風(fēng)力機(jī)對(duì)策框圖世界氣象組織推薦一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝位置選擇框圖風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)地形對(duì)風(fēng)的影響地形會(huì)造成風(fēng)速差異,不同地形的風(fēng)速和空曠平地的風(fēng)速比值(如下表)可以推算相似地形下的風(fēng)速。不同地形下風(fēng)速與平坦地面風(fēng)速比值表
地形平
地
平
均
風(fēng)
速3~5米/秒6~8米/秒比
值山間盆地0.95~0.850.85~0.75彎曲河谷地0.80~0.700.70~0.60山瘠背風(fēng)坡0.90~0.800.80~0.70山瘠迎風(fēng)坡1.10~1.201.10風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)海陸的影響海面比起伏不平的陸地表面摩擦阻力小,所以在氣壓梯度力相同的條件下,海面風(fēng)力速比陸地上風(fēng)速要大?,F(xiàn)在國際選擇風(fēng)力機(jī)位置有兩種傾向,一是選擇在較高的山脊,一是選在海灘上。一方面可不占用良好的土地。另一方也是主要原因-這些地風(fēng)力較大。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)速隨高度變化的影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)最好安裝在地面較平滑,障礙最小和最少的地方。若因條件所限不得不設(shè)在粗糙的地面上,則發(fā)電機(jī)的設(shè)置高度就應(yīng)比光滑地表上高度要高。此外假設(shè)若要使給定的風(fēng)力機(jī)達(dá)到最大的出力,唯一的辦法是增加塔架高度,所以有人說增加風(fēng)機(jī)動(dòng)力輸出最廉價(jià)的方法就是增加更高的塔架。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)風(fēng)機(jī)間距的影響
發(fā)展風(fēng)力機(jī)群(風(fēng)車田)必須研究風(fēng)車之間的最小距離,即考慮風(fēng)經(jīng)過風(fēng)車后,在多遠(yuǎn)之后才恢復(fù)到原來的速度,以防止各個(gè)風(fēng)車的相互影響。各風(fēng)車的間隔至少應(yīng)有六倍葉輪直徑長度的距離,而以6-8倍葉輪直徑之長度的距離時(shí)最為理想。此外,大氣湍流造成風(fēng)的陣性也應(yīng)考慮,這對(duì)水平軸風(fēng)車有損壞作用。風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)障礙物的影響當(dāng)風(fēng)由空曠地吹向森林時(shí),在森林的迎風(fēng)面,一部分氣流進(jìn)入林內(nèi)而減弱,另一部分氣流因林墻阻擋,在林子前面形成渦流,由于氣流方向的改變風(fēng)速相應(yīng)減低。在森林的背風(fēng)面,由林冠上方向下滑動(dòng)的氣流,一部分在林后滑動(dòng),形成弱風(fēng)區(qū),一部分經(jīng)過一定距離之后才著陸。氣流遇到疏透結(jié)構(gòu)林帶時(shí),一部分從上面越過,另一部分透過林帶,在背風(fēng)面形成弱風(fēng)區(qū),最低風(fēng)速約出現(xiàn)在距林緣3~8H之間。一般來講,風(fēng)機(jī)位置選擇盡量避讓林地,與林地距離盡量保持在10倍林木高度以上。在房屋附近安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)可視為機(jī)組周圍有障礙物,同時(shí)避免噪音對(duì)居民的影響,布機(jī)遵循如下原則:第一,安裝在主風(fēng)向的上游;第二,與房屋(障礙物)的距離應(yīng)盡量保持在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直徑的5倍以上;第三,機(jī)組塔架應(yīng)盡量高出房屋(障礙物)1倍的機(jī)組直徑。
風(fēng)電場(chǎng)選址及運(yùn)行維護(hù)第六節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常見故障及維護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常見的機(jī)械故障及處理方法故障原因診斷處理方法風(fēng)力發(fā)電機(jī)劇烈抖動(dòng)1、拉索松動(dòng);2、尾翼固定螺絲松動(dòng);3、定槳距風(fēng)輪葉片變形4、定槳距風(fēng)輪葉
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