风力发电场项目规划与建设

风力发电场项目规划与建设

（第一部分项目规划）

蔡文新二O一三年十一月一日目录第一章风力资源要素第二章风能资源评估第三章风电场前期工作第三章风电场建设与运营管理第一章风力资源要素风力资源的要素主要有：平均风速（m/s）风功能密度（w/m2）年风能可利用时间（h）主要风向风速风速是风电场项目开发的第一指标按照气象分级风速分级如下：风的等级可以归纳为以下的“风级歌”：0级烟柱直冲天，1级青烟随风偏；2级风来吹脸面，3级叶动红旗展；4级风吹飞纸片，5级带叶小树摇；6级举伞步行艰，7级迎风走不便；8级风吹树枝断，9级屋顶飞瓦片；10级拔树又倒屋，11、12陆上很少见。蒲福风力等级表

风力级数名称海浪海岸船只征象陆地地面征象相当于空旷平地上标准高度10m处的风速一般

/m最高

/mmile/hm/skm/h0静稳--静静，烟直上小于10~0.2小于11软风0.10.1平常渔船略觉摇动烟能表示方向，但风向标不能动1~30.3~1.51~52轻风0.20.3渔船张帆时，每小时可随风移行2~3km人面感觉有风，树叶微响，风向标能转动4~61.6~3.36~113微风0.61.0渔船渐觉颠簸，每小时可随风移行5~6km树叶及微枝摇动不息，旌旗展开7~103.4~5.412~194和风1.01.5渔船满帆时，可使船身倾向一侧能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动11~165.5~7.920~285清劲风2.02.5渔船缩帆（即收去帆之一部）有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波17~218.0~10.729~386强风3.04.0渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难22~2710.8~13.839~497疾风4.05.5渔船停泊港中，在海者下锚全树摇动，迎风步行感觉不便28~3313.9~17.150~618大风5.57.5进港的渔船皆停留不出微枝折毁，人行向前感觉阻力甚大34~4017.2~20.762~749烈风7.010.0汽船航行困难建筑物有小损（烟囱顶部及平屋摇动）41~4720.8~24.475~8810狂风9.012.5汽船航行颇危险陆上少见，见时可使树木拔起或使建筑物损坏严重48~5524.5~28.489~10211暴风11.516.0汽船遇之极危险陆上很少见，有则必有广泛损坏56~6328.5~32.6103~11712飓风14.0-海浪滔天陆上绝少见,摧毁力极大64~7132.7~36.9118~13313-----72~8037.0~41.4134~14914-----81~8941.5~46.1150~16615-----90~9946.2~50.9167~18316-----100~10851.0~56.0184~20117-----109~11856.1~61.2202~2200级一级二级三级四级五级六级七级八级九级十级十一、十二级风力发电对风速的要求风场规划要求，《风电场风能资源评估方法

》（GB/T18710-2002）风电场规划要求年平均风速为5.6m/s。现有兆瓦级风机的满负荷所需风速为10~12.5米/s。现有兆瓦级风机切入风速为3m/s。现有兆瓦级风机切出风速为25m/s。风功能密度风功率密度蕴含着风速、风速频率分布和空气密度的影响，是衡量风电场风能资源的综合指标。风功率密度等级在国标《风电场风能资源评估方法》中给出了7个级别。高度10m30m50m应用于并网风力发电风功率密度等级风功率密度（W/m2）年平均风速参考值（m/s）风功率密度（W/m2）年平均风速参考值（m/s）风功率密度（W/m2）年平均风速参考值（m/s）1<1004.4<1605.1<2005.62100～1505.1160～2405.9200～3006.43150～2005.6240～3206.5300～4007.0较好4200～2506.0320～4007.0400～5007.5好5250～3006.4400～4807.4500～6008.0很好6300～4007.0480～6408.2600～8008.8很好7400～10009.4640～160011.0800～200011.9很好

风能资源丰富区和较丰富区，其具有较好的风能资源，为理想的风电场建设区；风能资源可利用区，有效风功率密度较低，这对电能紧缺地区还是有相当的利用价值。实际上，较低的年有效风功率密度也只是对宏观的大区域而言，而在大区域内，由于特殊地形有可能存在局部的小区域大风区，因此，应具体问题具体分析，通过对这种地区进行精确的风能资源测量，详细了解分析实际情况，选出最佳区域建设风电场。

风能资源贫乏区，风功率密度很低，对大型并网型风力发电机组一般无利用价值。

主要风向分布风向及其变化范围决定风电机组在风场中的确切的排列方式。风电机组的排列方式很大程度地决定各台机组的出力。因此，主要盛行风向及其变化范围要准确。年风能可利用时间

指一年中风力发电机组在有效风速范围（一般取3~25m/s）内的运行时间。一般年风能可利用小时数大于2000h的地区为风能可利用区。第二章风能资源评估风能资源评估步骤1.资料收集及分析2.风能资源普查分区3.风电场宏观选址4.风电场风况观测5.风力发电机组微观选址风能资源的评估1.资料收集及分析从地方气象台收集气象、地理及地质数据资料。整理该地区10年以上（最好为30年）的风速、温度、气压平均值及极值，以及极端天气情况。2.风能资源普查分区以整理得到的气象数据为依据，按标准划分风能区域及其风功率密度等级，初步确定风能可利用区。风能资源的评估3.风电场宏观选址根据风能资源普查结果并结合现场踏勘，对初选的风能可利用区的地形地貌、地质、交通、电网及其他外部条件进行评估比较，结合选择最合适的区域。4.风电场风况观测气象站提供的气象数据只反映较大区域内的风气候。为满足微观选址对代表性风速和风向的需要，要在初选区域内树立不少于2座测风塔进行不短于1年的测风，内容包括风速、风向、温度、气压。测风仪应安装在测风塔的10m、30m、50m、70m高度甚至更高。风能资源的评估风能资源的评估5.风力发电机组微观选址在宏观选定的场址内，根据地形地质条件、外部因素和测风塔实测风能资源分析结果，对风电机组具体位置进行定位排布。风电场宏观选址宏观选址主要按如下条件进行：1.选取风能质量好的地区年平均风速较高风功率密度大风频分布好可利用小时数高风电场宏观选址风电场宏观选址宏观选址主要条件2.风向基本稳定主要有一个或两个盛行风向（盛行风向：指出现频率最多的风向）。某一地区基本上只有一个或两个盛行主风向且几乎相反。这种情况对布机有利。也有虽然风况较好，但没有固定的盛行风向的地区。这种情况布机复杂。风电场宏观选址风电场宏观选址宏观选址主要条件3.风速变化小尽量不要有较大的风速日变化和季节变化。4.风垂直切变小要考虑因地面粗糙度引起的不同风速廓线。在风机高度范围内，如风垂直切变非常大，对机组运行十分不利。风电场宏观选址宏观选址主要条件5.湍流强度小风机上游障碍物产生的无规则的湍流会使机组产生振动、受力不均。所以选址时尽量避开粗糙地面和高大建筑物。一般轮毂高度应高出障碍物8~10m以上，距障碍物的距离为5~10倍障碍物高度。风电场宏观选址风电场宏观选址宏观选址主要条件6.避开灾难性天气频发地区灾害性天气包括台风、龙卷风、雷电、沙暴、覆冰、盐雾等，对风电机组具有破坏性。选址时要参考地区气象站对历年灾害性天气出现频度的统计，在机组选型和选址上采取措施。风电场宏观选址宏观选址主要条件7.尽量靠近电网要考虑电网现有容量、结构及其可容纳的最大容量，以及风电场的上网规模与电网是否匹配的问题；风电场应尽可能靠近电网，从而减少电损和电缆铺设成本。风电场宏观选址风电场宏观选址宏观选址主要条件8.交通方便要考虑所选定风电场交通运输情况，设备供应运输是否便利，运输路段及桥梁的承载力是否适合风电设备运输车辆。风电场宏观选址风电场宏观选址宏观选址主要条件9.对环境不利影响小为保护生态，选址时尽量避开鸟类飞行路线，候鸟及动物停留地带及动物筑巢去，尽量减少占用植备面积。风电场宏观选址宏观选址主要条件10.地理情况要选择在地貌单一地区，扰流影响小。要考虑所选区域内的土质是否适合挖掘建设施工。要有该地区详细的水文地质资料并依照工程设计标准评定。要远离人口密集区、地震带、火山频发区，及具有考古意义、军事意义等特殊地区。风电场微观选址微观选址是在宏观选址中选定的小区域中确定机组具体位置，使整个风电场具有较好经济效益。国内外风电工程实践表明，由于风电场选址的失误造成发电量损失和维护费用的增加，远大于对场址详细勘察的费用。因此，风场选址至少应具备一年以上的测风数据。风电场微观选址平坦地形微观选址原则：1、粗糙度与风速的垂直变化平坦地形同一高度上的风速视为均匀分布，可直接利用风速切变关系直接计算。提高机组功率的唯一方法即增加塔架高度。风电场微观选址平坦地形微观选址原则：2、障碍物的影响障碍物对气流的阻碍和遮蔽作用会改变气流的流向和速度，形成有利影响（加速区）或不利影响(尾流、扰动区)。尾流区估算：障碍物宽度b与高度h满足：b/h≤5,下游有20h的强尾流区，宽度越大，尾流越长。下游机组轮毂至少要高出地面2倍障碍物高度。风电场微观选址微观选址原则：一、复杂地形指平坦地形以外的各种地形，大致可分为隆起和低洼两类。局部地形对风电有很大的影响，需要具体问题具体分析。风电场微观选址复杂地形微观选址原则：1、山区风的水平分布和特点在一个地区自然地形的提高，气流受到挤压而产生加速作用。河谷风，当风向与河谷走向一致时，风速比平地大；反之，当风向与河谷走向相垂直时，河谷内的风速大大减弱。山谷风，有明显的日或季节变化，要考虑用户需求。要考虑山谷走向和大地形下的盛行风向。考虑选择山谷中的收缩部分，容易产生狭管效应。风电场微观选址复杂地形微观选址原则：2、山丘、山脊地形的风电场对于山丘、山脊等隆起地形，利用它的高度抬升和它对气流的压缩作用来选择有利地形。宽山脊风速是山前风速的2倍，圆形山包为1.5倍。气流流经孤立山丘时主要形式是绕流运动，山丘与盛行风向相切的两侧上半部是最佳位置，其次是山顶，应避免在背风面布机。风电场微观选址复杂地形微观选址原则：3、海陆对风的影响由于海面摩擦阻力比陆地要大，在气压梯度相同的条件下，低层大气中海面上的风速比陆地大。近海风能潜力比陆地大50%左右。风电场微观选址微观选址原则：三、风力发电机组排列方式1.对平坦地形当盛行主风向为一