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文档简介
风力发电机组安装·运行·维护第一章机组安装的前期工作1.1风力发电场建设的前期工作1.2风力发电场的选址1.1风力发电场建设的前期工作前期工作及“路条”概念前期工作是指:建设项目从有了项目的意念开始到建设项目的初步设计完成、项目施工前都叫建设项目的前期工作。省级“小路条”是指:省级发改委允许开展相关前期工作的函。(可以用于先行开展省级层面前期文件的办理)国家“大路条”是指:国家发改委出具的允许开展前期工作的函。(国家核准的重要支持性文件,同时也是环评报告、水土保持方案报告等报告送审及土地预审报批的关键文件)1.1风力发电场建设的前期工作风电场工程前期工作的特点风电场建设周期短。风电场的经济效益关键决定于风能的资源和对风电机组的选型。选用的风电机组是并网型,所以要重视风电场接入电力系统的设计。1.1风力发电场建设的前期工作
1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序
1.1.2风力发电场工程项目的实施
1.1.3风力发电项目投资建设的风险管理1.1风力发电场建设的前期工作1.1.1风力发电场建设前期准备工作的程序与内容
在第二次全国风电建设前期工作会议上已有文件讲述项目前期工作程序:在“风电场工程前期工作管理暂行办法”的第八条叙述“风电场工程前期工作按照风能资源评价、风电场工程规划、预可行性研究、可行性研究四个阶段开展工作”。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的程序与内容风力发电场建设前期准备工作的程序风能资源评价
——竖塔测风,结合必要的风能资源测量手段,对风能资源进行分析和评价,估算风能资源总储量及技术开发量,并编写风电场项目建议书。
风电场工程规划——以风能资源评价成果为基础,综合考虑地区社会经济、自然环境、开发条件及市场前景等因素,规划选定各风电场地址,并对选定的各规划风力发电场进行统筹考虑,初步拟定出开发顺序。预可行性研究——对选定的风力发电场进行风能资源测量和评估,开展工程地质勘探、工程规模与布置、工程投资估算和初步经济评价等工作,初步研究风力发电场建设的可行性,并初步确定风力发电场的建设方案。可行性研究——对选定的风力发电场进行风能资源评估、开展工程地质评价、工程规模与布置、电气与消防设计、土建工程设计、土地征用、施工组织设计、工程管理设计、劳动安全与工业卫生设计、环境保护及水土保持设计、设计概算及经济评价等工作,研究风力发电场建设的可行性,并确定风力发电场的建设方案。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序风力发电场建设前期准备工作的内容风能资源评价测风竖塔的要点:
根据气象资料、本地区国民经济发展计划、本地区风力发电规划,制定风电场开发方案并初选场址。在初选场址地域安装测风塔。
测风塔安装点应在风电场中有代表性,并且周围开阔、无障碍物地方,测风塔的数量应满足风能资源评估要求。获得测量参数的主要仪器为:风速传感器、风向传感器、大气温度计和大气压力计。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序风电场工程规划成立风电场项目公司或筹建机构。项目公司在地区的风电场工程规划包括:风电场工程规划以风能资源评价成果为基础,综合考虑地区社会经济、自然环境、开发条件及市场前景等因素,规划选定各风电场场址;并对选定的各规划风电场进行统筹考虑,初步拟定开发顺序。初步绘制规划各期风电场示意图,在图中包含测风塔位置和升压变电站站址(包括升压变电站的电压等级、变电站数量)。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序预可行性研究风电场工程预可行性研究包括:对选定风电场进行风能资源测量和评估,开展工程地质勘察、工程规模与布置、工程投资估算和初步经济评价等工作,初步研究风电场建设的可行性,并初步确定风电场的建设方案。在初步确定风电场建设方案的基础上,编制预可行性研究报告。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序预可行性研究预可行性研究的基本任务:初拟项目规模和装机方案,并初步论证项目开发必要性。综合比较,初步选定场址。编制投资估算。项目初步经济评估。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序预可行性研究预可行性研究的步骤:编制预可行性研究报告按照项目核准制的要求,项目核准时不需要上报预可行性研究报告。项目编制预可行性研究报告目的是报投资主管部门立项,保证项目前期工作的顺利进行。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序预可行性研究预可行性研究的步骤:编制预可行性研究报告的同时,可以地方性支持文件。在工程核准前需办理与建设项目有关的融资、保险、电信、环保、交通、安全、消防、地震以及工程的接入电力系统等相关业务,并获得支持性文件。支持性文件如下:1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序获得项目的开发权(国家发改委或省发改委);可研任务委托;选址意见(国土资源厅);贷款承诺意见(有关银行);完成地址灾害性危险评估(国土资源厅);获得没有压覆矿产资源审查批复(省国土资源厅)环保意见(省级环保局);1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序接入系统报告批复(电气一次和电气二次,省电力公司);可研报告通过审核(国家发改委或省发改委);用地预审意见(国土资源厅);劳动安全和工业卫生安全备案稿;项目公司注册成立;办理施工许可证(省建设厅);项目开工(项目公司);项目节能评估报告表的批复。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序可行性研究可行性研究是指在项目决策前,通过对项目有关的工程、技术、经济等方面条件和情况进行调查、研究、分析、对各种可能的建设方案和技术方案进行比较论证,并对项目建成后的经济社会效益进行预测和评价的一种科学分析方法。它从项目建设和运行的全过程考察分析项目的可行性,其目的是回答项目是否必要建设,是否可能建设和如何进行建设的问题,其结论为投资者的最终决策提供直接的依据,是项目前期的最重要内容。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序可行性研究风电场工程可行性研究包括:
对选定风电场进行风能资源评估,开展工程地质评价、工程规模与布置、电气与消防设计、土建工程设计、土地征用、施工组织设计、工程管理设计、劳动安全与工业卫生设计、环境保护及水土保持设计、设计概算及经济评价等工作,研究风电场建设的可行性,并确定风电场的建设方案。1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序风力发电场建设前期准备工作注意事项:风能资源评价和风电场工程规划这二个阶段是带政府行为;风电场工程预可行性研究在风电场工程规划工作的基础上进行。国家鼓励企业投资风电场预可行性研究工作,包括当地已列入规划但未进行测风的风场。但指出未经许可,任何企业和个人不得擅自开展风电场预可行性研究工作。对于企业进行投资、满足预可行性研究深度要求、并纳入特许权招标建设的风电场项目,其前期工作成果可实行有偿转让。企业获得风电场建设项目开发权可通过招投标或受委托的方式取得。企业申请风电场开发权的报告的附件就是风电场的预可行性研究报告。一个风力发电场项目的投资和建设,必须与项目所在地的风力发电规划和电力建设规划相一致,与当地的经济发展和电力消费水平相一致。在此基础上,从有了建设风力发电场的意向,确定风力发电场的场址,到最后建成风力发电场投人生产,一般要经历项目立项(项目建议书的申报和批准)、可行性研究、工程建设和运行管理几个阶段。1.1.2风力发电场工程项目的实施1、风力发电场的政府特许权经营方式特许权经营方式是指用特许权经营的方法开采国家所有的资源,或建设政府监管的公共基础设施项目。风力发电特许权是政府将特许经营方式用于我国风力资源的开发。风力发电特许权政策的运行机制是:1)政府采取竞争性招投标方式把项目的开发经营权给予最合适的投资企业2)企业通过特许权协议、购售电合同和差价分摊政策运行和管理项目1.1.2风力发电场工程项目的实施风力发电特许权政策实施主体:政府、项目单位、电网公司1)政府:核心,相关规定如下A项目的特许经营权必须通过竞争获得B规定项目中使用国产化生产的风力发电设备比例,并给与合理的税收激励政策C项目规定的技术指标、投产期限等D规定项目上网电价,前三万利用小时电量适用固定电价(即中标电价),以后电价随市场浮动E规定电网公司第风力发电全部无条件收购,并且给与电网公司差价分摊政策1.1.2风力发电场工程项目的实施2)项目单位:风力发电项目投资、建设和经营管理的责任主体,承担所有生产、经营中的风险。生产的风力发电由电网公司按照特许权协议框架下的长期购售电合同收购3)电网公司:承担政府委托的收购和销售风力发电义务,并按照政府的差价分摊政策将风力发电的高价格公平分摊给电力用户本身不承担收购风力高电价的经济责任。1.1.2风力发电场工程项目的实施风力发电特许经营方式的影响1)通过竞争性招投标:A)促进电价明显下降;B)激活了风力发电投资来源的多元化2)在风力发电特许权协议框架下,电网与项目投资者签订长期购售电合同,保证全部收购项目的可供电量,改变了以往风力发电上网难得困境,使风力发电项目摆脱了销售的风险。3)建立了风电发电国产化生产的平台。4)风力发电特许权是我国目前最大规模发展风力发电、促进风力发电设备本地化制造和降低风力发电电价的重要措施。1.1.2风力发电场工程项目的实施2、风力发电场项目的立项风力发电场项目的立项是在风力发电规划的基础上,由有意开发风力发电的企业发起(或由政府部门提出设想后由企业操作),提出风力发电开发的项目,而后由政府有关部门批准。风力发电场场址的确定:风况较佳、交通运输、安装运行和上网条件较好1)风力发电场项目建议书风力发电场项目建议书是通过对投资机会的研究来形成项目设想,是项目发展周期的初始阶段。风力发电场项目建议书侧重于对项目建设必要性的分析。1.1.2风力发电场工程项目的实施风力发电场项目建议书主要内容有:A提出项目建设的必要性和依据B产品的市场预测C工程建设规模和建设条件(包括风力资源及其评价)、协作关系、设备选型及厂商的选择D投资估算和资金筹措方案经济分析和财务评价E项目进度安排F经济效益和社会效益的初步评价,及节能效益分析G环境影响评价1.1.2风力发电场工程项目的实施2)同时提交的其他文件A预可行性研究及其审查意见B项目发起人的意向书C土地征用的意向书D当地环保部门的意向函E同意电量上网的意向函F银行贷款的意向函将风力发电场项目建议书连同所需附件一起上报有关主管部门,申请风力发电场项目的立项。1.1.2风力发电场工程项目的实施3、风力发电场项目的可行性研究风力发电场项目经批准立项以后,应该进行风力发电场项目的可行性研究,进一步进行调查、落实和论证风力发电场工程建设的必要性和可能性。详情参考:《风力发电场项目可行性研究报告编制规程》通过编写可行性研究报告,经审批后的项目即可立项,申请企业可着手进一步落实解决配套资金与其融资和还贷的银行进行评估工作,并做好施工前的准备工作。1.1.2风力发电场工程项目的实施1)可行性研究主要内容A收集资料、风资料处理、地质勘察B风力发电机组机型选择、机位优化及电量估算C风力发电场接入电力系统及风力发电场主接线设计D土建工程设计、工程管理、施工组织设计E环境影响评价F工程投资概算和财务评价(最重要的因素)可行性研究的内容是在项目建议书的基础上的进一步的深化,在广度和深度上都要严格,资料更加可靠。1.1.2风力发电场工程项目的实施2)风力发电场审批材料:A项目建议书审批文件B可行性研究报告及其审查意见C项目发起人协议书D土地征用意向书E环境保护部门的批准文件F银行贷款承诺函G当地电网对风力发电上网的承诺意见项目建议书和可行性研究报告连同附件得到批准后,就可成立项目公司,进入工程建设阶段。1.1.2风力发电场工程项目的实施3)财务评价财务状况是影响风力发电项目可行性最重要的因素,因此必须避免财务可行性分析报告出现评价不够完善、客观、准确、流流于形式的情况。报告的基本内容:A简述风力发电场项目规模B年上网发电量C建设工期及其财务评价计算表(包括建设期和经营期)D简述财务评价的依据1.1.2风力发电场工程项目的实施可行性报告财务评价具体内容:A项目投资和资金筹措简述项目建设资金的构成,包括固定资产投资、建设期利息、流动资金等,说明资金筹措方案和贷款偿还条件B总成本费用计算a)固定资产价值计算b)风电场总成本计算,包括折旧费、维修费、职工工资及福利费、保险费、材料费、摊销费、财务费用及其他费用等1.1.2风力发电场工程项目的实施C发电效益计算说明发电效益计算的方法和参数,其内容包括:a)发电量收入b)税金c)利益及分配D清偿能力分析a)借款还本付息计算b)资金来源与应用计算c)资产负债计算1.1.2风力发电场工程项目的实施E盈利能力分析a)项目财务现金流量计算b)资本金财务现金流量计算c)根据财务盈利能力计算的结果,分析所得税前和所得税后的财务内部收益率、投资利润率、投资利税率及资本金利润率等财务评价指标F敏感性分析风力发电项目的不确定性因素主要有上网电量、固定资产投资、上网电价等,计算其变化所引起财务内部收益率的改变,分析风力发电项目的抗风险能力1.1.2风力发电场工程项目的实施G财务评价结论编制财务评价指标汇总表,并提出项目财务可行性评价结论H财务评价附表项目总投资、成本费用、资金筹措、清偿能力分析、盈利能力分析、项目敏感性分析的科学评价对项目投资回报将产生重大影响。我国现有的风力发电项目大部分由于历史原因,缺乏财务评价及分析,或财务评价及分析不够规范、完善、科学、客观、准确,项目投产后经济效益较差。1.1.2风力发电场工程项目的实施可行性研究设计中的重点问题:一、风能资源和风电机组选择1、选择适合待开发的风电场的机型、轮毂高度等参数。
目前国际上和国内主流机型基本有二类:(1)双馈异步发电机组(2)直驱型同步发电机组(包括永磁励磁和电励磁)
还有一种是混合式的风力发电机组:是加一级低速齿轮箱的风力发电机。2、选择机型需作技术经济比较-----平时收集市场上常用的机型3、初步确定风电机组机位位置:需协调测算发电量要多和集电线路投资要少(也即需进行技术经济比较);轮毂高度的选择也需进行技术经济比较。在风电机组机位确定时,需考虑其他风电场对待开发的风电场的尾流影响。1.1.2风力发电场工程项目的实施二、工程地质1、对风电场场址的区域构造稳定性作出评价,并确定风电场场址的地震动峰值加速度及相应的地震基本烈度;2、说明场址区基本地形地质条件,并对风电场场址工程地质评价:3、对场址区地基持力层的承载能力与埋深、不均匀沉降、湿陷性、抗滑稳定、地震液化以及场地边坡稳定、地下水对基础的影响等主要工程地质问题作出评价;4、对建设工程场地遭受地质灾害危害的可能性和该工程建设中、建成后引发地质灾害的可能性做出评价,必要时提出相应的预防治理措施。5、提出工程地质评价结论与建议。1.1.2风力发电场工程项目的实施三、项目任务与规模国家全力实施可持续发展战略,逐步使能源结构更加趋于合理化,促进可再生能源发电产业的发展,国家出台了一系列鼓励可再能源的法规文件,对可再生能源的开发和利用进行立法保护。阐述风电场受电区域的经济现状及远、近期发展规划、电力系统现状及发展规划。对于风电能资源丰富,还需作电力电量平衡,落实接入电力系统方案,以及解决风电电量的消纳问题。项目规模:根据项目所在地区的能源资源、电力系统现状及规划、本项目对系统的影响和要求,以及项目开发条件,论证并确定风电场的项目规模。1.1.2风力发电场工程项目的实施四、电气专业1、首先要确定升压变电站的站址:要考虑项目公司在该地区的规划容量,分期开发的计划,然后初定升压变电站的站址,使站址既满足电力系统中选址的要求,并能使集电线路较短,较经济的要求。2、确定风电场的主接线,初定升压变电站的主接线。1.1.2风力发电场工程项目的实施
3、风电场设计中较特殊的是集电线路较长,需测算集电线路电压等级在单相接地时的电容电流值,根据该值采用适当的措施消除弧光过电压现象(采用中心点带消弧线圈或小电阻的接地变压器,或采用主变带平衡线圈的双线圈变压器-中压侧接消弧线圈或小电阻)。在测算过程中需考虑(若有)分段断路器合闸时的工况下的电容电流值。4、在配置带消弧线圈措施时,需注意经消弧线圈接地的集电线路发生单相接地故障时,应能可靠选线,快速切除。集电线路快速段定值应对线路末端故障有灵敏度。5、升压变电站汇集集电线路的母线应配置母线保护(母差保护)1.1.2风力发电场工程项目的实施6、风电机组有双馈风电机组和直驱同步风电机组等机型,所发出的容性无功功率因不足以补偿风电场内主变、箱变、站用变以及集电线路感性无功损耗,所以风电场的无功容量应按照分(电压)层和分(电)区基本平衡的原则,配置集中无功补偿装置和运行。最终需根据审定的风电场接入电网的专题报告确定无功补偿装置的容量。建议采用响应速度快、高压侧不受电压波动的无功补偿装置SVG。7、箱式变需配置监控/测系统和电源装置,通过风电机组监控系统光缆或通过风电机组监控系统同一根光缆通道输送到中控室监控/测箱式变的运行状态。8、其他的电气设备选择根据安全、经济、可靠的要求,进行选择。1.1.2风力发电场工程项目的实施五、工程消防1、为贯彻“预防为主,防消结合”的消防工作方针,简述建筑物布置、设备选型(包括电缆选型)、通道等设计中的设计原则。2、提出建筑物的消防措施、主要场所及主要机电设备消防设计、消防给水设计、消防电气设计、通风空调系统的防火排烟设计、消防监控系统设计方案以及施工期消防规划方案等。3、消防水泵需设置备用泵;消防水泵房的门应采用甲级防火门。4、提出风电机组的防火要求的方案。1.1.2风力发电场工程项目的实施六、土建工程1、土建工程:主要建筑物(包括风电机组-塔筒基础设计和变电站内各建筑物)在风电机组的整个运行期内要达到可靠、安全和经济的目的。2、首先确定风电场工程等别、风电机组基础和变电站建筑物级别以及结构安全等级。3、根据风电场场址区域有否有洪水和内涝的威胁,若有,需提出防洪、防内涝设计,落实防洪、防内涝措施。4、根据风电场的地质条件,以及风电机组厂家提供的风电机组的负荷,进行风电机组基础设计,若风电场地质条件较差,需采用桩基础,则需提出桩基础的型式,选择机组基础桩端持力层;提出风电机组基础监测设计的内容(监测项目、监测布置及工程量)。1.1.2风力发电场工程项目的实施七、施工组织设计1、施工组织设计:选择合理的施工方法、施工总布置方案,根据工程所在地区的气候条件、场区水文资料、施工条件及控制性关键项目,合理安排施工总工期及各分项施工进度。达到风电场建设周期短,早见成效。2、根据场区地形地貌、地质情况、水文资料以及风电机组单机容量,选择主吊设备类型及主吊设备的型号,提出场内道路的设计标准及计算工程量。3、提出风电场建设用水方案以及施工高峰期用水量和施工期用电方案。4、论述风电机组和箱式变电站基础开挖、混凝土浇筑的施工方法。5、论述风电机组、电气设备的安装方法。1.1.2风力发电场工程项目的实施八、环境保护和水土保持1、分析风电场场址区环境现状:包括地形地貌、气象特征、以及环境质量现状;2、在工程施工期和运行期中,阐述对主要不利影响采取的对策和环境保护设计,在生态环境较脆弱的区域,需加强施工期的环境保护,建议采取环境监测和环境监理等措施。3、根据环境影响评价报告表的主要结论及有关部门审批意见,编制本风电场环境保护概算。1.1.2风力发电场工程项目的实施4、简述工程区水土流失现状,并分析其成因。5、预测工程建设期可能造成的水土流失并分析其危害;提出水土流失的主要地段和防治措施。在水土流失较严重的区域,需提出加强施工期的水土保持监测,水土保持监理等措施要求。6、对采取水土措施所需投资编制投资概算。7、提出环境保护和水土保持设计的综合评价与结论。1.1.2风力发电场工程项目的实施九、劳动安全与工业卫生1、在施工期和运行期对工程主要危险、有害因素的分析及提出采取的安全防范措施。2、设计单位应按照审定备案的安全预评价报告(备案稿),补充、完善劳动安全与工业卫生的设计内容。3、建设单位应认真贯彻落实七部委《关于加强重大工程安全质量保障措施的通知》(发改投资〔2009〕3183号)要求,加强工程建设全过程安全质量管理;4、项目建成投产后,应按国家安全生产监督管理总局《关于做好机械、轻工、纺织、烟草、电力和贸易等行业建设项目安全设施竣工验收工作的通知》(安监总管二字〔2005〕34号)要求和《风电场工程安全设施竣工验收办法》进行安全设施专项验收。1.1.2风力发电场工程项目的实施2011年10月10日晚22时50分在甘肃酒泉风电项目吊装工程中,
1000吨履带式起重机在作业过程中突然倾倒,造成5死1伤的吊装事故。十、工程设计概算1、提出设计概算编制采用的编制原则、依据和方法。设计概算价格水平年按设计时那个季度进行编制。2、列出主要材料(钢筋、水泥、砂、石、电缆、油料、外购土)预算价格表,施工用电、施工用水预算价格以及主要技术经济指标表。需说明主要材料采购地及运距等内容。3、说明主要机电设备价格和安装工程单价。4、简述建筑工程的组成以及主要工程量的计算原则和依据。5、编制工程设计概算表:总概算表、机电设备及安装工程概算表、建筑工程概算表、其他费用概算表、分年度投资概算表(如有跨年度施工),并按照“风电场工程可行性研究设计概算编制办法及计算标准”编制设计概算附表。1.1.2风力发电场工程项目的实施十一、财务评价和社会效果分析1、简述风电场项目投资和资金筹措:建设资金构成;2、分析和评价:总成本费用计算、发电效益计算、清偿能力分析、盈利能力分析、敏感性分析。3、财务评价结论。提出工程项目财务可行性评价结论。4、编制固定资产投资估算表、投资计划与资金筹措表、总成本费用估算表、损益和利润分配表、还本付息表、项目财务现金流量表、资本金财务现金流量表、资金来源与运用表、资产负债表、财务指标汇总表和敏感性分析表。5、在编制时,需考虑当时的政策文件:如目前需考虑增值税率(风电实行增值税即征即退50%政策)和增值税进项税额抵扣政策。1.1.2风力发电场工程项目的实施1.1.2风力发电场工程项目的实施十二、风电场接入电网的要点1、对风电机组的要求:风电场为了适应电网偶发的故障,风电机组应具有低电压穿越能力。2、根据系统的负荷情况,应随电网调度部门远方发送来的有功出力控制信号,确保风电场最大输出功率,及功率变化率不超过电网调度部门的给定值。1.1.2风力发电场工程项目的实施十二、风电场接入电网的要点3、风电场应根据升压变电站的高压侧电压给定范围,应协调并控制机组和无功补偿装置能自动快速调整无功总功率,维持并满足调度要求的额定电压范围内。4、当并网点的电压偏差在-10%~+10%之间时,风电场内风电机组应能正常运行。5、风电场应当能够在其容量范围内,控制风电场并网点电压在额定电压的-3%~+7%。1.1.2风力发电场工程项目的实施十二、风电场接入电网的要点6、风电场在电网频率异常时,允许运行时间见下表1.1.2风力发电场工程项目的实施十二、风电场接入电网的要点8、风电场电能质量要求:(1)电压偏差:风电场接入电力系统后,并网点的电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%,一般应为额定电压的-3%~+7%。限值也可有电网运营企业与风电场开发运营企业根据电网的特点、风电场的位置及规模等共同确定。(2)风电场接入电网需有资质的单位检测合格后,才能并网运行。1.1.2风力发电场工程项目的实施十二、风电场接入电网的要点9、风电场预测系统(1)为提高风电场与电力系统协调运行的能力,风电场经营企业根据气象条件、统计规律和手段,对一定运行时间内风电场发电有功功率进行分析预报,向电网调度机构提交预报结果。(2)电网调度机构应结合电网的实际情况,在保证电网安全运行的基础上,原则上按照风电场上报的功率预测结果下达风电场发电计划。如电网受到约束,电网调度机构可对风电场发电计划进行适当调整但需明确判定条件。1.1.2风力发电场工程项目的实施十二、风电场接入电网的要点9、风电场预测系统(3)并网的风电场应在试运营前,建立起风电预测预报体系和发电计划申报工作机制并开始试运行,按照要求报送风电功率预测预报结果。未按要求报送风电功率预测预报结果的风电场,不得并网运行。1、风力发电投资的主要风险1)资源的不准确性带来风险优势:蕴藏量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染弱点:A密度低:能量密度只有水力的1/800B不稳定:接入电网比例不超过5%-8%C地区差异大:目前没有风力资源的全面检测分析报告1.1.3风力发电项目投资建设的风险管理2)国内技术水平低带来的风险为了早日实现风力发电设备国产化,国家明文规定,风力发电设备国产化率要达到70%以上。不满足设备国产化率要求的风力发电场不允许建设,进口设备海关要照常纳税。由于我国风力发电技术与国外先进技术相比有很大差距,国产设备没有经过20年使用寿命的考验,其性能与可靠性需要有一个逐步成熟的过程。因此,采用国产设备面临设备稳定性、可靠性的考验。1.1.3风力发电项目投资建设的风险管理3)融资渠道不畅带来风险A各股东提供的注册资金:资本比例低B国内银行贷款:贷款期限短、授信额度小、年利息率高C利用外国政府贷款资金:申请贷款期限长、授信额度大、年利率低,几乎全部用来购买进口风力发电设备,且对设备制造商选择进行限制。由于资金缺乏,结构不合理,投资者注册资本比例低,过度举债,增加了财务费用的支出和筹资风险,影响企业的投资效益。1.1.3风力发电项目投资建设的风险管理4)政策方面的风险风力发电项目的上网电价是风力发电场经营效应能否实现的关键。电价水平的高低决定风力发电场效益的好坏。在商品经济社会中,电价应由发售电供需双方,即风力发电场和当地电力公司在所签订的购电协议中予以明确。在我国,现阶段大多数情况下风力发电的电价都是根据国家发改委文件由当地物价局以行文批准的方式予以规定1.1.3风力发电项目投资建设的风险管理2、风力发电行业风险的防范措施1)提高对风力发电项目投资的理性认识2)选择合理的投资方式3)认真进行风力发电场选址4)科学进行风力发电机组的选型1.1.3风力发电项目投资建设的风险管理1.2风力发电场的选址
1.2.1影响风力发电场选址的主要因素
1.2.2风力发电场选址的方法
1.1.3风力发电场选址的步骤风力发电的主要目的:A节省常规能源B减少环境污染C降低发电总成本(包括社会成本和经济成本)风力发电场选址评估技术工作要综合考虑风能资源、电网连接、交通运输、地形地貌、地质条件、征地价格、工程投资、通信和环保要求等因素,进行经济和社会效益的综合评价,最后确定最佳场址。1.2风力发电场的选址(一)风能资源对风能资源进行精确的评估,直接关系到风力发电场的效益,是风力发电场建设成功与否的关键。1、风能资源的特点决定风力发电经济潜力的主要因素是风能资源的特性。在近地层,风的特性是十分复杂的,它在空间分布上是分散的,在时间分布上也是不稳定和不连续的。要选择风能资源丰富的有利地形,进行分析,加以筛选。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素2、与选址有关的风能资源技术指标1)平均风速、有效风能功率密度、有效风能利用小时数。根据我国的风能资源的实际情况,将风能富集区指标定为10m高度,年平均风速在6m/s以上,年平均功率密度大于200W/m2,超过3m/s的风速小时数在5000h以上。2)容量系数Cf。指风力发电机组的年度电能净输出,也就是在真实负荷条件下的年度电能输出除以风力发电机组额定容量与全年运行8760h的乘积,即Cf=[年度电能输出/(风力发电机组额定容量*8760)]*100%当Cf大于0.3时会有明显的经济效益1.2.1影响风力发电场选址的主要因素3)风向稳定性:主导风向占30%以上认为稳定4)气象灾害A冰淞:①增加风力发电机组静态和动态载荷,并对风力发电机组输出功率、输电线路造成影响;②当叶片结冰时,为了防止叶片系统运转超负荷,可能需要停止运行;③当风速仪发生冰淞时,由于控制系统信息中断,也将导致风力发电机组停止运行B湍流:由复杂地形引起,因此在选址中推荐比较平坦的地形为好C空气盐雾:靠近海岸线或我国西北部咸水湖附近D风沙磨蚀:内蒙古、坝上、甘肃1.2.1影响风力发电场选址的主要因素3、风资源资料数据的获取1)全国或地区的风能资源分布图按照风功率密度和有效风速出现小时数进行风能资源区划分,标明了风能丰富的区域,可用于指导宏观选址。2)定性方法初步判断风能资源是否丰富:①完全没有或者只有很少现成的测风数据区域;②区域地形复杂,由于风在空间的多年行1.2.1影响风力发电场选址的主要因素全国风能区划
全国风能区划
4、风力发电场选址的原则1)风能资源丰富2)容量系数较大3)风向稳定4)风速年变化较小5)气象灾害较少和湍流强度较少1.2.1影响风力发电场选址的主要因素(二)电网连接并网型风力发电机组需要与电网相连接,场址选择是应尽量靠近电网。小型风力发电项目:距离10-35kV电网比较近大型风力发电场:距离110-220kV的电网比较近优势:1)降低并网投资2)减少线路损耗3)满足电压降的技术限制要求。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素1、我国风力发电并目前存在的问题1)风力发电投资方、发电企业、电网企业和地方政府之间的沟通机制不畅,造成风力发电开发规划与其他电源的建设规划、电网规划之间相互脱节,不能协调兼顾,不利于合理有序地开发风力发电和上网。2)我国风资源丰富并规划建设大型风力发电基地的地区,除沿海地区外,一般电力系统规模小、负荷水平低,风力发电的随机性、间歇性特点对电网安全稳定运行的影响十分明显,当地电网的风力发电消耗能力十分有限,风力发电的大规模开发必须解决近距离电能消纳市场的问题1.2.1影响风力发电场选址的主要因素3)风力发电大规模并网对其他电源的调节性能提出可更高的要求。4)风力发电时一种随机性和间歇性的能源,中长距离单独输送风力发电的经济性很差,风力发电、火力发电整合外送是一种可以考虑的选择,需要深入研究风力发电和火力发电的配比关系。5)风力发电、火力发电整合跨区远距离外送,通常需要通过特高压直流输电,因此将形成送端交流电网与直流外送通道构成的交直流混合系统(交直流混合系统各自发生故障的影响都可能在系统之间造成耦合和放大,从而扩大事故范围)1.2.1影响风力发电场选址的主要因素6)调峰调频安排难7)风力发电并网可能降低系统稳定性8)风力发电并网可能降低电能质量9)电网的结构已难以满足风力发电“保证接入、优先调度、全额收购”的要求,电网架构的改造和加强任务艰巨、电网改造需要较长时间和巨额的投资2、解决方法1)加强风力发电和其他电源与电网的协调综合规划2)加强送端电网建设1.2.1影响风力发电场选址的主要因素3)优化利用系统内的水力发电机组、火力发电机组的调节能力,有效平抑风力发电的随机波动4)加强交直流混合系统协调控制和水力、火力、风力发电机组联合运行的研究,提高系统运行的安全性和经济性5)建立风力发电场运行数据的统一管理和共享交换机制,避免重复投资,给风力发电大规模开发和接入电网带来便利6)完善风力发电上网管理办法1.2.1影响风力发电场选址的主要因素(三)地质条件如果地质条件好,就可以大幅度地节省风机基础、道路和建筑物的投资。风力发电机组基础的位置最好是承载力强的基岩、密实的壤土或黏土等,并要求地下水位低,地震烈度小。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素(四)交通条件风能资源丰富的地区一般都在比较偏远的地区,如山脊、戈壁滩、草原、海滩和海岛等,必须拓宽现有道路并新修部分道路以满足风力发电机组大部件运输的要求。风机的安装需要大部件运输,同时也需要大型的吊装设备,有些部件长度可能超过40m
,重量达到七八十吨,对交通条件有较高的要求。分子发电场选址时应考虑交通方便,便于设备运输,同时尽量减少道路建设投资成本。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素(五)地形条件选址地形要求:1)选址时,场址地形应比较简单,便于大规模开发,有利于设备的运输、安装和管理2)在主风向上要求尽可能开阔、宽敞,障碍物少、粗糙度低,对风速影响小对缺少测风数据的丘陵和山地,可利用地形地貌特征进行风能资源评估。地形图是表名地形地貌特征的主要工具,采用比例尺1:50000的地形图,能够较详细地反应出地形特征。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素1、从地形图上可以判别出有较高平均风速的典型地形特征如下:1)经常发生强烈气压梯度的区域内的隘口和峡谷2)从山脉乡下延伸的长峡谷3)高原和台地4)强烈高空风区域内暴露的山脊和山峰5)强烈高空风或温度/压力梯度区域内暴露的海岸6)岛屿的迎风角和侧风角1.2.1影响风力发电场选址的主要因素2、从地形图上可以判别出有较低平均风速的典型地形特征如下:1)垂直于高处盛行风向的峡谷2)盆地3)表面粗糙度大的区域,例如森林覆盖的平地等在选择风力发电机组安装位置时,必须要避开障碍物下流的扰动区。从理论上讲,扰动区的长度约为障碍物高度的17倍,所以在选址时,尽量避开障碍物,距离应在障碍物高度的10倍以上。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素3、山地对风速影响的水平距离一般为:1)向风面为山高的5-10倍2)背风向为山高的15倍,山脊越高,坡度越缓,在背风面影响的距离越远1.2.1影响风力发电场选址的主要因素(六)环境保护问题虽然风能是干净、清洁的能源,但在利用风力发电机组发电的过程中,还是不可避免地会对环境造成影响。1、噪声污染1)机械噪声产生原因:机舱内的机械部件旋转产生发生地点:齿轮箱和发电机,重点是齿轮箱缓解措施:合理设计加工齿轮箱,采用抗震的安装和耦合来限制结构产生的噪声,机舱隔音,使用液体冷却发电机等1.2.1影响风力发电场选址的主要因素2)空气动力噪声产生原因:叶片旋转时切开空气,接着旋转过后与空气再汇合,所引起的风速变化造成的大小:约与叶尖速度的五次方成正比缓解方法:限制叶片最高转速来降低,但无法避免风力发电机组的噪声虽然可以采取一些措施降低一些,但无法从根本上消除。所以在风力发电场选址时应与居民点保持足够的距离,以保证人们生活的安宁。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素2、光污染光影闪烁:当太阳位于风力发电机后面时由于叶片旋转而造成的光阴晃动。后果:人们的不适应症状,干扰开车四级、轮船驾驶员和飞机驾驶员的工作,且技术上无法解决光影闪烁。解决方法:在风力发电场选址时能离开居民点、公路、机场和航道10倍风力发电机叶轮直径的距离,能够起到防止持续的光影闪烁的作用。这样的一个距离尺度正好符合噪声和视觉上的要求1.2.1影响风力发电场选址的主要因素3、电磁干扰干扰对象:电视广播、微波通信和雷达中使用的电磁信号散射:风力发电机组是一个暴露在电磁波中的物体,会向各个方向分散入射的能量,称为散射。解决方法:散射复杂,没有完善的评价方法,目前只能在风电场选址时,用与居民点、微波通信塔、电视发射塔或雷达站保持足够距离的方法来处理1.2.1影响风力发电场选址的主要因素4、对动物的影响影响:飞禽走兽碰撞风力发电机叶片、机舱与塔架,造成动物伤亡目前没有办法在风力发电设计、制造和使用中加以解决,也没有有关风力发电机对动物种群生存影响的评估。还有其他一些技术条件的优劣对于场址的取舍意义也非常重大,比如施工难度、电力送出成本、运输条件等。1.2.1影响风力发电场选址的主要因素1、资料分析法1)搜集初选风电场场址周围气象台站的历史观测数据,包括:海拔高度、风速及风向、平均风速及最大风速、气压、相对湿度、年降雨量、气温、最高和最低气温以及灾害性天气发生频率的统计结果等。2)在初选场址内建立测风塔,并进行至少1年以上的观测,主要测量10m、70m、100m高度的10min平均风速和风向、日平均气温、日最高和最低气温、日平均气压以及10min脉动风速平均值。1.2.2风力发电场选址的方法3)对测风塔数据进行整理分析,并将附近气象台站观测的风向风速数据订正到初选场址区域。分析气象观测数据及场址地表特征,根据以下条件判断初选区域是否适宜建立风力发电场:A初选风力发电场地区资源良好:年平均风速大于6m/s,风速年变化相对较小,30m高度处的年有效风力小时数在6000h以上,风功率密度250W/m2以上B初选场址全年盛行风向稳定,主导风向频率在30%以上。风力稳定可以增大风能的利用率,延长风机的使用寿命。1.2.2风力发电场选址的方法C初选场址湍流强度要小,湍流强度过大会使风机受力不均,降低风机使用寿命,甚至毁坏风机D初选场址内自然灾害发生频率姚笛,对于强风暴、沙尘暴、雷暴、地震、泥石流多发地区,不宜建立风力发电场E所选风力发电场内地势相对平坦,交通便利,风力发电上网条件较好,并最好远离自然保护区、人类居住区、候鸟保护区及候鸟迁徙路径等1.2.2风力发电场选址的方法(二)实际调研法资料分析法主要针对的是条件较好的区域。如果某些地区缺少历史测风数据,同时地形复杂,不适宜通过台站观测数据来订正到初选场址,可以通过当地地形地貌特征、植物变形情况、风成地貌现状,并综合当地居民调查,对场址内风资源情形进行评估。1.2.2风力发电场选址的方法风能知识基本概念:风:空气的流动现象。常指空气相对地面的水平运动,是一个矢量,用风向和风速表示。风速:单位时间内空气移动的距离。通常指单位时间内空气的水平位移,空气运动速度的取值,一般有以下两种:瞬时风速,相对于无限小的时段,即某一瞬间的阵风速度;平均风速,相对于有限时段,通常指2、10分钟等的平均情况。1.2.3风力发电场选址的步骤风向:风的来向为风向。风向观测是用16个方位或0°—360°数值来表示。静风用“C”表示。风能:以速度V自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量,即获得的功率P。1.2.3风力发电场选址的步骤ρ为空气密度风功率密度:气流垂直通过单位截面积的风能。风向频率:一定时段内某一个风向出现的频率与该时段内所出现的各种风向(风速)的总频率之比的百分率称为某个风向的频率。风向玫瑰图:据风的观测记录结果,用极坐标表示不同风向相对频率的图解。风能玫瑰图:用极坐标来表示不同方位风能相对大小的图解。1.2.3风力发电场选址的步骤风速日变化
一般,近地层白天午后最大,夜间和清晨最小;
上层白天午后风小,夜间风大;风的日变化幅度,晴天比阴天大,夏天比冬天大,陆地比海洋大。
风速年变化
一般,北半球中纬度地区,冬季最大,夏季最小;我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期,所以春季风最大。1.2.3风力发电场选址的步骤
风能资源评价:通过对某一区域的风速、风向观测时间序列进行分析,估算出该区域的风能资源储量,并对其风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。1.2.3风力发电场选址的步骤对风能资源的正确评估是风力发电场取得良好经济效益的关键。一、风能资源初评估具体步骤1、资料收集、整理分析从地方各级气象台及相关部门收集有关气象、地理及地址数据资料,分析、归类、筛选出当地风能、气候的平均值和极值。1.2.3风力发电场选址的步骤一、风能资源初评估具体步骤
2、风能资源普查分区候选区域应具备以下条件:(1)有丰富风能资源,在经济上有可开发利用的可行性;(2)有足够大的面积,可以安装一定规模的风力发电机组;(3)具有良好的地形、地貌,风况品位高。1.2.3风力发电场选址的步骤1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序风能资料的处理:对测风资料进行处理、分析以及对风能资源进行评价;
风能资源评价是根据收集到的风电场测风塔的资料,并结合当地气象站资料,对风能资源进行分析和评价,按风功率密度等级表GB/T18710-2002规范确定风电场属于几级。见下表:1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序然后确定待开发的风电场在IEC-61400-1中属于哪类风电场;计算代表年的测风塔各高度的年平均风速;计算过程中需注意气象站的站址变迁、周围建筑增多的年份等情况,计算气象站50年一遇的10分钟最大风速,推算至风电场轮毂高度的最大风速。IEC61400-1规范见下表:1.1.1风力发电场建设前期准备工作的内容与程序风力机等级ⅠⅡⅢS
Vref
(m/s)5042.537.5由设计者规定各参数AIref(-)0.16BIref(-)0.14CIref(-)0.12表中:各数值应用于轮毂高度。
Vref--表示参考风速10分钟的平均值。A表示较高湍流特性等级。
B表示中等湍流特性等级,C表示较低湍流特性等级。Iref
表示在15m/s时湍流强度的期望值。湍流是流体的不规则运动,流场中各种量随时间和空间坐标发生紊乱的变化,然而从统计意义上说,可以得到它们的准确的平均值。IEC-61400-1二、风力发电场的宏观选址基本概念:风电场宏观选址即风电场场址选择。是在一个较大的地区内,通过对若干场址的风能资源和其它建设条件的分析和比较,确定风电场的建设地点、开发价值、开发策略和开发步骤的过程,是企业能否通过开发风电场获取经济利益的关键。1.2.3风力发电场选址的步骤宏观选址的基本原则:
1、风能资源丰富,风能质量好年平均风速一般应大于5m/s,风功率密度一般应大于150W/m2。尽量有稳定的盛行风向,以利于机组布置。风速的日变化和季节变化较小,降低对电网的冲击。垂直风剪切较小,以利于机组的运行,减少机组故障。湍流强度较小,尽量减轻机组的振动、磨损,延长机组寿命。湍流强度超过0.25,建风电场就要特别慎重。选机型时要和厂家充分交流,看机组是否能够承受。1.2.3风力发电场选址的步骤
2、避开灾害性地区灾害性天气包括风暴(如台风、龙卷风等)、雷电、电线结冰、沙尘暴、大雪、盐雾等。但有时在选址时不可避免要将风力发电机安装在上述地区,这时在设计与使用时必须考虑对风力发电机进行相应的保护。
3、要有稳定的盛行风向对于风力发电机的安装地点,除了要求风能资源好以外,还要有比较稳定的风向。所谓盛行风向就是出现频率最多的风向,这个我们可以通过风向玫瑰图来了解。有了稳定的盛行风向,在选址时就比较容易考虑地形的影响和确定风力发电机的布局。1.2.3风力发电场选址的步骤
4、风速日变化和季节变化小(1)风速日变化。低层风速的日变化可以分为大陆型和海上型两类。(2)风速季节变化。一年中各季各月风速大小不同。一般春冬风大,夏秋风小。风速的年变化曲线与年负载曲线变化趋势一致时,风况最为理想。
5、风力发电机高度范围内风垂直切变要小引起风的垂直切变的原因有热力因素也有动力因素。地面不同的粗糙度会引起不同的风速廓线,这样就存在着相当大的垂直切变风速剖面,这种切变对于风力发电机的工作极为不利。因此,应尽量选择下垫面相一致的地点,使风的垂直切变尽可能小。1.2.3风力发电场选址的步骤
6、湍流强度要小无规则的湍流给风力发电机带来难以预计的危害,一方面减小可利用的风能,另一方面也使风力发电机产生振动和受载不均匀,缩短风力发电机的寿命,严重时使叶片发生不应有的损坏。因此,在选址时应尽量避开粗糙的地表面或障碍物。可能的话使得风轮比附近的障碍物高出6-7m,离开障碍物的距离也应该是障碍物高度的5-10倍。
7、符合国家产业政策和地区发展规划场址是否已作其它规划,或和规划中的其它项目有矛盾。
1.2.3风力发电场选址的步骤
8、满足并网要求并网是风电场实现销售收入的必要条件。应尽量靠近电网,减少线损和送出成本。根据电网的容量、结构,确定建设规模与电网是否匹配。
9、具备交通运输和施工安装条件港口、公路、铁路等交通运输条件应满足风电机组、施工机械和其它设备、材料的进场要求。场内施工场地应满足设备和材料的存放、风电机组吊装等要求。1.2.3风力发电场选址的步骤
10、保证工程安全避免洪水、潮水、地震和其它地质灾害、气象灾害等对工程造成破坏性的影响。
11、满足环境保护的要求避开鸟类的迁徙路径、侯鸟和其它动物的停留地或繁殖区。和居民区保持一定距离,避免噪声、叶片阴影扰民。减少耕地、林地、牧场等的占用。
12、满足投资回报要求尽力较低的投资和运营成本,获得较高的利润1.2.3风力发电场选址的步骤
上述12点宏观选址的原则主要是针对大型风力发电机的,小型风力发电机的选址由于项目规模都较小,不可能耗费大量资金做这样的选址,但是其中的基本原则还是要遵守的。1.2.3风力发电场选址的步骤宏观选址的方法步骤1)备选场址的确定在一个较大范围内,如全国或一个省,一个县或一个电网辖区内,确定几个可能建设风电场的区域。可采用以下几种方法:A全国已经建成了很多风电场。有些风电场附近还有未开发的区域。根据已建风电场的发电情况,判断新风电场的开发前景。这是寻找备选场址的捷径。B有些地区已进行过风能资源的调查。可向有关部门如发改委、气象部门、电力部门或建设经验丰富的部门咨询。C中国气象科学研究院和部分省区的有关部门绘制了全国或地区的风能资源分布图,按照风功率密度和有效风速出现小时数进行风能资源区划,标明了风能丰富的区域,可用于指导宏观选址。1.2.3风力发电场选址的步骤2)风能资源测量风能资源测量是一项很重要的工作。A必须在测风阶段给予足够的投入。立足够数量的测风塔。安装足够数量的传感器。测量足够长的时间B测风塔的位置和数量一定要在地形图上先确定,再到现场调整并最终确定。否则容易可能造成测风塔之间的位置疏密不一。C提高测量数据的完整性和可靠性。要经常检查数据,经常到现场检查仪器,及时发现问题。传感器装上以后,经常会因为缺电、沙尘、积冰、支撑杆弯曲甚至断裂等造成数据的丢失或失真。1.2.3风力发电场选址的步骤3)场址比选A根据《风力发电场项目可行性研究报告编制规程》,应比较以下内容:风能资源和相关气象条件、地形和交通条件、工程地质条件、接入系统条件。B风能资源按照《风电场风能资源评估方法》进行评估,相关气象条件要提出气温、沙尘、盐雾、雷电、冰雹、雨(雾)凇、台风对风电机组、发电量、工程施工等的影响。还应初步选择一种机型,比较各场址的年发电量。1.2.3风力发电场选址的步骤C比较各场址的地形和交通条件。①地形平坦单一,有利于减小湍流强度,有利于风电机组的场内运输、摆放,有利于吊装机械和其它施工机械的作业。②复杂多变的地形则正好相反。③交通条件主要比较风电机组的运输条件和运输距离,同时要考虑施工机械的进场、有无桥涵需要加固,有无道路或弯道需要加宽、改造。④比较解决交通所需的工程量。1.2.3风力发电场选址的步骤D比较各场址的工程地质条件①比较基础处理的难易程度②在风电场选址时,应尽量选择较场址稳定,地震烈度小,工程地质和水文地质条件较好的场址。③作为风电机组基础持力层的岩层或土层应厚度较大、变化较小、土质均匀、承载力能满足风电机组基础的要求。E比较各场址的接入系统条件比较各场址和现有变电站的距离,是否需要新建、改建变电站,线路的电压等级,电网的结构、容量。1.2.3风力发电场选址的步骤F除上述因素外,还应考虑:①当地政府和居民对在该地区建风电场的态度。②用地方面:当地是否已将场址规划为其它用途,或附近有无和建风电场冲突的项目。1.2.3风力发电场选址的步骤以上因素,要定量分析和定性分析相结合,以定量分析分析为主。对各场址进行综合技术经济比较,可以综合评分,但最好作出初步的财务评价,然后对各场址进行综合排序,确定开发策略和开发步骤。风电场场址的选择是一项复杂的工作,涉及到经济技术、自然地理、社会政治、环境保护等诸多方面。在选址时应进行深入细致的调查研究,编写风电场选址专题报告。1.2.3风力发电场选址的步骤
三、风力发电场的风况观测(一)测风塔定位原则:1测风塔安装位置应具有代表性
1)测风塔安装点应在风电场中有代表性,并且周围开阔;
2)测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况有负面影响,选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法避开,则要求测风点距离障碍物的距离大于10倍障碍物的高度。
3)测量位置应选择在风场主方向的上风向位置。不能在风场海拔最高处,如山顶,也不能放在风场中间。1.2.3风力发电场选址的步骤(一)测风塔定位原则:2测风塔数量应满足风能资源评估要求,并依据风场地形复杂程度而定。1.2.3风力发电场选址的步骤拉线测风塔自立测风塔EL风速风向记录仪风速、风向传感器温度传感器气压传感器气压传感器
测风记录仪地形在风机位置和最近的测风塔之间建议的最大距离简单地形,如:非常平坦,只有一些粗糙的变化2公里较复杂的地形,如:起伏的山峦或者粗糙的表面(如森林)1公里非常复杂的地形,如:山脊0.5公里1.2.3风力发电场选址的步骤(二)参考站点选择:要求:1、具有30年以上规范的测风记录,且连续性较好2、有同期的测风数据,且与测风塔同期数据相关性较好3、靠近风场,且与风场地形条件相似4、四周较开阔(三)数据收集:1.2.3风力发电场选址的步骤序号资料名称内容描述1测风塔测风数据至少连续一年完整的逐时测风数据2气象站探测环境实地勘察报告气象站历史、地理位置、地形、障碍物、迁址记录以及所使用测风仪器变更情况3气象站多年(近30年)气象要素气温、气压、水气压、湿度、多年极端最高/最低气温、年均沙尘暴日数、平均雷暴日数、多年最大风速(极大风速)、多年平均降水量、多年平均蒸发量、最大降雨量、最大冻土深度、最大积雪深度等数据(涉及最大/小值均需提供对应出现时间)气象站多年平均风向玫瑰图(16扇区)气象站近30年逐月平均风速表气象站近30年历年最大风速记录(包括风速、风向数据及其发生时间)4气象站同期测风数据与测风塔同期的逐时风向风速资料1.2.3风力发电场选址的步骤(四)数据检验:1.2.3风力发电场选址的步骤主要参数合理范围平均风速0≤小时平均值<40m/s风向0°≤小时平均值<360°平均气压(海平面)94kPa<小时平均值<106kPa表1主要参数合理范围参考值1.2.3风力发电场选址的步骤表2主要参数的合理相关性参考值主要参数合理相关性50m/30m高度小时平均风速差值<2.0m/s50m/10m高度小时平均风速差值<4.0m/s50m/30m高度风向差值<22.5°(四)数据检验:表3主要参数的合理变化趋势参考值主要参数合理变化趋势1小时平均风速变化<6m/s1小时平均温度变化<5℃3小时平均气压变化<1kPa注:各地气候条件和风况变化很大,表中所列参数范围供检验时参考,在数据超出范围时应根据当地风况特点加以分析判断。1.2.3风力发电场选址的步骤(五)数据补全:数据补全包括:缺测数据和不合理数据的处理。目的:整理出一套连续一年完整的风场逐小时测风数据。1.2.3风力发电场选址的步骤(五)数据补全:数据补全的方法与步骤:1、经检验后挑出符合实际情况的有效数据,回归原始数据组。2、相关性不合理数据处理:采用测风塔实测数据,利用公式进行计算,替换各高度风速相关性不合理数据。对比同一测风塔不同高度风向,综合分析后替换风向相关性不合理数据。3、缺测数据处理:采用相邻测风塔或者参考气象站同期数据与之进行相关分析,用得到的相关方程对缺测数据进行补全。4、不合理气温、气压数据处理:分析实测气温、气压数据,对比参考气象站相应观测资料,替换气温、气压趋势性不合理数据。1.2.3风力发电场选址的步骤三、风力发电场的风况观测1、对测风资料进行三性分析,即代表性、一致性、完整性。2、测风时间应保证至少一年,测风资料有效数据应大于90%,缺失资料的时段应尽量小(小于一周)。1.2.3风力发电场选址的步骤三、风力发电场的风况观测3、根据风场测风数据需做以下工作:1)计算风力发电机组轮毂高度处的年平均风速、平均风功率密度、风力发电场测量站全年风速。2)绘制风力发电场测量站全年风度和风功率变化曲线图,全年风向、风能玫瑰图,各月风向、风能玫瑰图。3)计算风力发电场测量站的风切变系数、湍流强度、粗糙度,通过与长期站的相关计算整理出一套反映风力发电场长期平均水平的代表数据。4)绘制风力发电场预装风力发电机组轮毂高度风能资源分布图。1.2.3风力发电场选址的步骤三、风力发电场的风况观测3、根据风场测风数据需做以下工作:5)结合风力发电机组功率曲线计算各风力发电机组的发电量。6)计算风力发电场预装风力发电机组轮毂高度处湍流强度和50年一遇10min平均最大风速,提出风力发电场场址风况对风力发电机组安全等级的研究。1.2.3风力发电场选址的步骤4、风电场风能资源评价结论
通过对风电场测风塔一年测风数据的分析处理,采用参考气象站长系列资料评价风资源数据的代表性,并推算代表年各风能要素。以测风塔为代表的风电场场址风能资源评价结论如下:一、经过代表年订正后的测风塔各高度全年平均风速分别为____m/s;相应的风功率密度分别为____
W/m2。风电场风功率密度等级____
,风能资源较好,具有开发价值。二、风场区域代表年70m全年主导风向____
,频率____
%,风能密度分布最大方向____
,频率____
%1.2.3风力发电场选址的步骤4、风电场风能资源评价结论三、根据风电场址海拔高度____,计算空气密度为____
。四、测风塔代表年70m高度3m/s~25m/s全年有效风速小时数分别为____
h,占总数的____
%五、风电场轮毂高度处50年一遇最大风速为____
m/s。风速15m/s的湍流强度较小。根据国际电工协会IEC61400-1(2005)标准判定本风电场工程可以选择Ⅲ类风力发电机组。1.2.3风力发电场选址的步骤5、主要参考依据《风电场风能资源测量方法》(GB/T18709-2002)《风电场风能资源评估方法》(GB/T18710-2002)《全国风能资源评价技术规定》《风电场风能资源测量和评估技术规定》1.2.3风力发电场选址的步骤五、风力发电场风力发电机组微观选址
基本概念:风电场微观选址即风电机组位置的选择。通过对若干方案的技术经济比较,确定风电场风电机组的
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