风电场工程可行性研究报告

第1章综合说明.....................................................................................................1第2章工程地质.................................................................................................10第3章微观选址.................................................................................................26第4章风机及箱变基础.....................................................................................65第5章河堤处理及施工方法.............................................................................73第6章风场道路及吊装平台.............................................................................83第7章集电线路.................................................................................................93第8章升压站设计...........................................................................................114第9章施工组织设计.....................................................................................188第10章环境保护...........................................................................................211第11章水土保持...........................................................................................222第12章劳动安全与工业卫生.......................................................................229第13章工程概算...............................................................................................249天津静海中旺风电项目可行性研究报告1静海中旺镇100MW风电场位于天津市静海区中旺镇，天津西南部，海河流域下游。场区地处华北平原，静海区的地形比较平缓但多洼淀，总的趋势南高北底，西高东底。风电场位于静海区中旺镇境内的老幸福河和幸福河人工河道及其支河上。老幸福河北起马厂减河，南至鑫泰湖度假村，全长约14.4km；幸福河人工河道北起靑静黄排水河，南至子牙新河，全长约10.6km。风电场地理位置坐标为东经117.094343～117.102634，北纬38.728617～38.607271及东经117.107871～117.118318，北纬38.694709～38.598544。项目场址位于静海机场南侧，风场内风机距离机场距离最近为7公里左右。项目场址中心东侧3公里为中旺镇，项目场址中心北侧18公里为大邱庄工业园区。项目场区周围有王官庄村、罗庄子村、韩庄子村等村庄，风机位置避开周边村庄民居，最近风机距离民宅330米以上，满足风机噪音污染的最近距离要求。本风场拟安装40台2.5MW风力发电机组和新建一座110kV升压站。升压站按照100MVA建设，一次建成，不考虑后期扩建。风电场升压站110kV侧建设2回出线，2台50000kVA主变压器。风电场地理位置图详见图1.1-1风机轮毂高度90/125m，叶轮直径141m，基础采用PHC预制管桩基础。轮毂高度90m的基础承台总厚度为4.4m，下节为直径17.6m，高0.9m的圆柱体，上风机基础承台下桩基分三圈布置，内圈4根构造桩，桩长15m，布置在地锚笼下，中间直径10.6米，布置8根工程桩，外圈直径16.2m，布置16根工程桩，工程桩桩长35m。每个风机基础桩数共计为24根工程桩、4根构造桩，桩型为直径为700mm的预制管桩。预制管桩型号为PHC700AB130-40。轮毂高度125m的基础承台总厚度为4.5m，下节为直径18.6m，高0.9m的圆柱体，上节为直径6.5m，高1.8m的圆柱体，中节为连接上下节高度的圆台，高度为1.8m。风机基础承台下桩基分三圈布置，内圈4根构造桩，桩长15m，布置在地锚笼下，中间直径11.6米，布置12根工程桩，外圈直径17.2m，布置28根工程桩，工程桩桩长35m。每个风机基础桩数共计为28根工程桩、4根构造桩，天津静海中旺风电项目可行性研究报告2桩型为直径为800mm的预制管桩。预制管桩型号为PHC800AB130-40。集电线路电压等级为35kV。根据风机的分布、变电站的位置、单回线路输送容量以及风电场地形地貌、地质、气象条件，结合经济投资原则，并同时考虑到运行、施工、制造和周边环境等因素，本工程推荐采用4回35kV集电线路设计，分为A、B、C、D四回线路。采用电缆沿河道方向直埋方案，汇集至110千伏升压站，路径全长为56.82km。风电场内道路直接或通过乡村公路与国道205相连。风电场距天津机场1.5小时车程、距天津港港口约2小时车程，陆路、水路运输条件发达，交通较为便利。设备可通过公路由汽车直接运至风场附近。图1.1-1风电场地理位置图天津静海中旺风电项目可行性研究报告31.2.1场址自然条件天津静海中旺镇风电项目工程位于天津市静海区中旺镇，天津西南部，海河流域下游。场区地处华北平原，静海区的地形比较平缓但多洼淀，总的趋势南高北底，西高东底。项目场址位于静海机场南侧，风场内风机距离机场距离最近为7公里左右。项目场址中心东侧3公里为中旺镇，项目场址中心北侧18公里为大邱庄工业园区。项目场区周围有王官庄村、罗庄子村、韩庄子村等村庄，风机位置避开周边村庄民居，最近风机距离民宅350米以上。静海区的地形比较平缓但多洼淀。总的趋势是南高北低，西高东低。最高地点在西南端的小河附近，海拔约7.0米左右；最低点在团泊洼水库北端库区内，海拔为2.4米。静海区的主要洼淀有贾口洼、团泊洼及东淀，历史上曾是黑龙港河、子牙河、大清河等河系的滞沥和分洪区。静海区为平原地貌类型，按其成因又可分为洼地冲击平原和滨海平原两部分。南运河以西为黑龙港洼地冲击平原，南运河以东属于滨海平原。静海区的地形平缓，适于现代化农业的机械化耕作，但地势低洼，易生涝灾。1.2.2工程地质、水文地质概述本工程勘察工作主要采用平面测绘、坑探及室内试验等手段进行。高程系统采用1985年国家高程基准，坐标系统采用国家2000坐标系。场地基本地质条件工程区所处构造单元为华北沉降带的东北部，一级沉降带的黄骅坳陷构造北部，具有基岩埋藏深，第四系松散堆积物厚度大，地震活动性强的特点。工程区基底构造形迹主要为：北部北东向的大名～沧州深断裂，南部北东向的羊二庄断裂，工程区处于新构造运动较发育的区域内。据相关资料分析，上述断裂在晚更新世中晚期以来没有明显活动迹象，场地及邻近未发观活动性断层通过，因此，拟建风电场场地属相对构造稳定场地。风电场周围区域内，历史上未发生过大于4.7级的地震，且现代弱震也很少，有记载的仅有1968年4月至1977年3月间7次M为2.3级到3.8级地震。自1977年4月至1986年未记有2级以上的弱震，这期间，河北省和山东省区天津静海中旺风电项目可行性研究报告4域台网完全有能力控制厂址附近M>2级的弱震，这说明该区域范围内的弱震活动确实稀少。6.3级地震；1888年7.5级渤海湾地震。距场址最近的一次M>4.75级地震是1921年6月14日山东乐陵的5.2级地震。根椐1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2015，工程区地震动峰值加速度为0.15g，相应基本烈度为7度。工程区为海陆交互相松散沉积地层，勘探深度60.00m范围内，根据沉积年代、成因类型、岩性特征，自上而下揭露的地层岩性为：人工填土层（Qml粘土、粉土、粉砂，第Ⅱ陆相层（Q41al）粉质粘土、粉土；上更新统第Ⅲ陆相层（Q3eal）粉质粘土，第Ⅱ海相层（Q3dmc）粉质粘土，第Ⅳ陆相层（Q3cal）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅲ海相层（Q3bm）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅴ陆相风电场地下水类型主要为孔隙潜水，主要接受河道和大气降水补给。勘察期间地下水稳定水位与临近河道水位相近，地下水埋深约为1.20～2.60m，地下水位高程0.76～1.08m。风机场地地下水、地表水对混凝土具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水作用具微腐蚀性、在干湿交替作用下具中腐蚀性。1.2.3水文气象条件（1）水文条件静海区地处海河流域下游，河流河道众多，素有“九河下梢”之称。静海区有一级河道6条，二级河道2条。根治海河之前，水源丰沛，汛期常有大洪。根治海河之后，各河道均成为季节性河流，只在汛期河道中才能见水，一年之中，大部分时期处于干涸、半干涸状态。南运河、子牙河、大清河、独流减河、马厂减河流经全境。（2）气象条件天津静海区属暖温带大陆性季风气候。虽临渤海，但属内陆海湾，海洋气候天津静海中旺风电项目可行性研究报告5影响不大，而大陆性气候显著，四季分明。春季（3～5月）干燥、多风、光照静海多年平均年降水量为566.1mm。降水量主要集中在6～9月，占全年降水量的79.9%，最大年降水量为941.5mm，最小年降水量为299.9mm；多年平均气温为12.6℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-15.4℃；多年平均水面蒸发量(ф20)为1946.1mm；多年平均风速为4.3m/s，最大风速为27.0m/s，年最静海区阳光充足，年平均日照时数为2699小时。年平均气温为11.8℃，最热为7月，月平均气温为26.2℃，最冷为1月，月平均气温为-4.8℃。1.2.4征地拆迁本工程依据《电力工程项目建设用地指标（风电场）》及国家有关征用国有土地的规定。按规定向国土资源管理部门及水务部门缴纳征地、租地管理费用，同时缴纳国家规定应支付的其他费用。体现科学、合理和节约集约用地的原则。本期工程用地包括永久性用地、长期租地、施工临时用地，永久性用地及长期租地用地类型均为建设用地。1.3.1微观选址尽量选择风能密度大的区域排布风机，根据风向和风能玫瑰图，尽可能垂直于主导风能方向排列。集中布置风机点位，达到充分利用风电场内风能资源，并尽量减少风电场内道路和集电线路投资。所有风电机组、集电线路所在范围均为水工用地，不占用基本农田。风力发电机组所布置的位置应满足交通运输及施工的要求。机位应满足机组安全性要求，必须经过机组载荷计算。本风场拟安装40台2.5MW风力发电机组，该机组轮毂高度90/125m（2/38台叶轮直径均为141m。风电场总装机容量为100MW。1.3.2道路场区对外交通道路路况良好，可以通过G205国道、清西路、县道X541、李姚路到达场内道路，满足本风电场施工期和运行期的交通条件。场区内部分道路天津静海中旺风电项目可行性研究报告6两侧有电线杆或树木。场内道路总长约17.3km，其中新建道路长度约14km，局部现有道路扩建约3.3km。场内永久道路与施工道路均采用永临结合方式，考虑到大型机械运输需要，永久及施工临时道路均按路基宽4.5m设计，泥结碎石路面宽4.0m，左右土路肩各0.25m。根据场地情况，检修道路不设路肩排水沟，道路排水采用自然散排渗流方式。新建排水圆管涵洞22座。另外，跨河施工临时便道，共计7处。1.3.3集电线路根据风机的分布、变电站的位置、单回线路输送容量以及风电场地形地貌、地质、气象条件，结合经济投资原则，并同时考虑到运行、施工、制造和周边环采用电缆沿河道方向直埋方案，汇集至110千伏升压站，路径全长为56.82m。1.3.4风机基础风机轮毂高度90/125m，叶轮直径141m，基础采用PHC预制管桩基础。轮毂高度90m的基础承台总厚度为4.4m，下节为直径17.6m，高0.9m的圆柱体，上风机基础承台下桩基分三圈布置，内圈4根构造桩，桩长15m，布置在地锚笼下，中间直径10.6米，布置8根工程桩，外圈直径16.2m，布置16根工程桩，工程桩桩长35m。每个风机基础桩数共计为24根工程桩、4根构造桩，桩型为直径为700mm的预制管桩。预制管桩型号为PHC700AB130-40。轮毂高度125m的基础承台总厚度为4.5m，下节为直径18.6m，高0.9m的圆柱体，上节为直径6.5m，高1.8m的圆柱体，中节为连接上下节高度的圆台，高度为1.8m。风机基础承台下桩基分三圈布置，内圈4根构造桩，桩长15m，布置在地锚笼下，中间直径11.6米，布置12根工程桩，外圈直径17.2m，布置28根工程桩，工程桩桩长35m。每个风机基础桩数共计为28根工程桩、4根构造桩，桩型为直径为800mm的预制管桩。预制管桩型号为PHC800AB130-40。风机基础埋置于河堤的一侧，只露出极少部分直径6.5m的圆柱体承台及钢塔筒。基础施工完成后，对河堤进行回填至原状位置并在基础上游35m、下游35m范围内使用预制连锁块进行河堤砌护。天津静海中旺风电项目可行性研究报告7图1.1-2风电场风机典型横断面图天津静海中旺风电项目可行性研究报告81.3.5升压站升压站位于天津市静海区中旺镇姚庄子村和李庄子村之间的二砖厂路边上。周围地势平坦，主要为厂房及空地。站址紧邻二砖厂路，二砖厂路外接李姚路，李姚路为路面宽4m的混凝土乡村路，李姚路对外连接主干道X541。本站主变等大件经天津境内的高速运输至静海区后，从省道S213、S311等至大邱庄，再经X541到达中旺镇，再经李姚路、二砖厂路运至站址，沿途路线满足大件运输要求。图1.1-4升压站站址位置示意1.3.6工程消防本期工程消防设计贯彻“预防为主，防消结合”的设计原则，在设计中严格执行国家有关防火规范和标准，针对工程的具体情况，积极采用行之有效的先进防火技术，做到保障安全，使用方便，经济合理。消防水源为管网供水，送到生活及消防水池，消防水池容积200m3，生活水池约8m3。消防系统配置2台消防水泵与站区内的两套室外地下消火栓连接。消防水泵两台，流量25L/s，压力0.6MPa，功率为30kW，设在水泵房内，一用一备，需满足《电力设备典型消防规程》（DL5027-2015）及有关的消防规范。埋地的消防管道采用热浸镀锌钢管，采用外涂聚胺脂进行防腐。天津静海中旺风电项目可行性研究报告91.3.7供水排水站区生产废水和生活污水采用合流制管道排水系统，雨水采用有组织排水和地面排水相结合的方法。站区生活污水经化粪池处理后，通过当地卫生部门定期清理。电缆沟雨季可能渗进雨水，通过集水沟及排水管排到附近渗水井。1.3.8采暖通风与空气调节综合楼各房间均采用电暖器采暖，中控室、会议室、计算机室、继电保护盘及UPS室采用分体柜式空调，其余房间预留分体空调插座。天津静海中旺风电项目可行性研究报告2.1.1自然地理中旺镇电场位于天津市西南部的静海行政区东南部，东濒临渤海滩涂，南部与河北省黄骅市接壤，地处环渤海经济圈，距天新津港80km，距天津机场60km，距首都北京120km，交通便捷。中旺镇风电场场址区位于中纬度欧亚大陆东岸，面对太平洋，季风环流影响显著，冬季受蒙古冷高气压控制，盛行偏北风；夏季受西太平洋副热带高气压影响，多偏南风。气候属暖温带半湿润大陆季风型气候，有明显从陆地到海洋的过处滨海，大陆性强。2.1.2地形地貌中旺镇电场位于天津市西南部的静海行政区东南部，地貌上属于冲积平原，隶属华北平原一部分，地势自西南向东北微倾，地面坡度一般1/6000左右。地面高程约3.00m左右。2.1.3地层岩性工程区基岩主要为中生代地层（砂砾岩）及古生代地层（灰岩上部为第三系、第四系海陆交互相松散沉积地层。根据沉积年代、成因类型、岩性特征，自上而下第四系海陆交互相松散沉积粉质粘土、粉土；上更新统第Ⅲ陆相层（Q3eal）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅱ海相层（Q3dmc）粉质粘土，第Ⅳ陆相层（Q3cal）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅲ海相层（Q3bm）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅴ陆相层（Q3aal）粉质粘土。2.1.4地质构造工程区所处构造单元为华北沉降带的东北部，一级沉降带的黄骅坳陷构造北部，具有基岩埋藏深，第四系松散堆积物厚度大，地震活动性强的特点。工程区天津静海中旺风电项目可行性研究报告基底构造形迹主要为：北部北东向的大名～沧州深断裂，南部北东向的羊二庄断裂，工程区处于新构造运动较发育的区域内。据相关资料分析，上述断裂在晚更新世中晚期以来没有明显活动迹象，场地及邻近未发观活动性断层通过，因此，拟建风电场场地属相对构造稳定场地。2.1.5地震风电场周围区域内，历史上未发生过大于4.7级的地震，且现代弱震也很少，有记载的仅有1968年4月至1977年3月间7次M为2.3级到3.8级地震。自1977年4月至1986年未记有2级以上的弱震，这期间，河北省和山东省区域台网完全有能力控制厂址附近M>2级的弱震，这说明该区域范围内的弱震活动确实稀少。6.3级地震；1888年7.5级渤海湾地震。距场址最近的一次M>4.75级地震是1921年6月14日山东乐陵的5.2级地震。根椐1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2015，工程区地震动峰值加速度为0.15g，相应基本烈度为7度。2.2场地工程地质条件2.2.1地层岩性工程区为海陆交互相松散沉积地层，勘探深度60.00m范围内，根据沉积年代、成因类型、岩性特征，自上而下揭露的地层岩性为：人工填土层（Qml粘土、粉土、粉砂，第Ⅱ陆相层（Q41al）粉质粘土、粉土；上更新统第Ⅲ陆相层（Q3eal）粉质粘土，第Ⅱ海相层（Q3dmc）粉质粘土，第Ⅳ陆相层（Q3cal）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅲ海相层（Q3bm）粉质粘土、粉土、粉砂，第Ⅴ陆相现将各风机分述如下:①层人工填土，粉质粘土，黄褐色、褐色，湿，硬塑，含植物根系，偶见砖天津静海中旺风电项目可行性研究报告渣。厚度0.70～2.10m，层底高程2.32～1.07m。标准贯入击数5～8，平均6.3②层粉质粘土，黄褐色、灰黄色、灰褐色，湿，可塑，含铁质，局部夹粉土、③层粉土，灰黄色，松散～稍密，湿~饱和，含铁质、云母，偶见贝壳碎片，摇震反应迅速。厚度0.60～3.70m，层底高程0.12～-4.63m。标准贯入击数4～3）第四系全新统第Ⅰ海相层（Q42m）包括④⑤⑥层④层粉质粘土（局部淤泥质粉粘土灰色，很湿，软塑～流塑，局部呈淤泥质状，含有机质、腐殖质，夹粉土薄层及团块，偶见贝壳碎片。层厚2.70～5.00m，层底高程-7.49～-9.33m。粉质粘土标准贯入击数5～7，平均6.2击（6⑤层粉土，灰色，饱和，稍密～中密，含云母，偶见贝壳摇震反应迅速。层仅在Z3、Z6钻孔揭露有粉砂，灰色，饱和，中密，以长石-石英为主，含云母，砂质均匀，偶见贝壳碎片。层厚1.20～2.90m，层底高程-10.88m～-12.24m。⑥层粉质粘土（局部淤泥质粉粘土浅灰色、灰色，湿～饱和，可塑、局部流塑，局部夹粉土薄层，韧性一般，偶见贝壳碎片。层厚1.00～5.10m，层底高程-11.42～-16.99m。标准贯入击数4～9，平均7.2击（14段次）。4）第四系全新统第Ⅱ陆相层（Q41al）包括⑦层⑦层粉质粘土、粉土粉质粘土，浅灰色、灰黄色，湿，可塑，含铁质，顶部可见黑色泥炭层。层厚1.20～4.60m，层底高程-13.79～-17.64m。标准贯入击数7～14，平均10.8仅在Z3钻孔揭露有粉土，褐黄色，饱和，中密，含云母、铁质，摇震反应迅速。层厚1.70m，层底高程-19.34m。标准贯入击数20击（1段次）。5）第四系上更新统第Ⅲ陆相层（Q3eal）包括⑧层⑧层粉质粘土（局部粘土黄褐色、灰褐色，湿，可塑，含铁质，韧性高，局部夹粉土薄层及团块，偶见贝壳碎片、姜石。层厚6.10～11.40m，层底高程-24.48～-26.44m。标准贯入击数10～21，平均14.0击（29段次）。6）第四系上更新统第Ⅱ海相层（Q3dmc）包括⑨层⑨层粉质粘土（局部粘土褐灰色，湿，可塑，含有机质，偶见贝壳碎片，夹粉土薄层。层厚2.90～4.60m，层底高程-28.34～-31.04m。标准贯入击数9～7）第四系上更新统第Ⅳ陆相层（Q3cal）包括⑩⑪⑫⑬⑭层⑩层粉质粘土（局部粘土褐灰色、褐黄色、灰黄色，湿，可塑～硬塑，含铁质，偶见贝壳碎片、姜石，局部夹粉土薄层。层厚1.10～10.40m，层底高程-30.42～-39.63m。标准贯入击数12～36，平均19.4击（19段次）。⑪层粉土，褐黄色、灰黄色，饱和状，中密～密实，含铁质、云母，偶见贝壳碎片，摇震反应迅速。层厚1.60～9.40m，层底高程-32.02～-47.52m。标仅在Z1、Z3钻孔揭露有粉砂，灰色，饱和，密实，以长石-石英为主，含云母，砂质均匀，偶见贝壳碎片。层厚2.60～4.90m，层底高程-43.04m～-45.44m。⑫层粉质粘土，灰褐色、黄褐色，可塑，含铁质，韧性高，偶见贝壳碎，局部夹粉土薄层、粉土团块。层厚1.00～5.70m，层底高程-33.02～-48.34m。⑬层粉土，褐黄色、灰黄色，饱和状，中密～密实，含铁质、云母，偶见贝壳碎片，摇震反应迅速。层厚1.00～14.50m，层底高程-42.58～-51.64m。标仅在Z4钻孔揭露有粉砂，灰黄色，饱和，密实，以长石-石英为主，含云母，砂质均匀，偶见贝壳碎片。层厚7.3m，层底高程-47.52m。标准贯入击数45～50⑭层粉质粘土，灰黄色、黄褐色，可塑～硬塑，含铁质，韧性高，偶见贝壳碎，局部夹粉土薄层、粉土团块。揭露层厚2.50～10.10m，层底高程-52.68～天津静海中旺风电项目可行性研究报告8）第四系全新统第Ⅲ海相层（Q3bm）包括⑮层⑮层粉质粘土、粉土、粉砂粉质粘土，褐灰色，湿，可塑，含铁质，夹粉土薄层、粉土团块，韧性高，偶见贝壳碎片。揭露层厚1.90～4.30m，层底高程-56.04～-56.98m。标准贯入粉土，浅灰色、灰色，饱和，密实，含云母、铁质，摇震反应迅速，偶见贝壳碎片，局部夹砂性颗粒。揭露层厚1.50～3.30m，层底高程-49.02～-56.64m。粉砂，灰黄色、灰色，饱和，密实，含云母、铁质，成分以石英、长石为主，偶见贝壳碎片，砂质均匀。揭露层厚2.00～3.40m，层底高程-52.42～-58.04m。9）第四系全新统第Ⅴ陆相层（Q3aal）包括⑯层⑯层粉质粘土，褐灰色，可塑，含有机质，偶见贝壳碎，局部夹粉土薄层、粉土团块。揭露层厚5.3m，层底高程-57.72m。标准贯入击数22～23，平均22.32.2.2水文地质条件风电场地下水类型主要为孔隙潜水，主要接受河道和大气降水补给。勘察期间地下水稳定水位与临近河道水位相近，地下水埋深约为1.20～2.60m，地下水位高程0.76～1.08m。勘察中取地下水、地表水进行分析，根据水样分析成果，各水样主要指标详见表2.2-1。依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）中Ⅲ类环境判定，风机场地地下水、地表水对混凝土具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水作用具微腐蚀性、在干湿交替作用下具中腐蚀性。工程基础应根据耐久性要求采取相应的防腐蚀措施。表2.2-1地下水水样腐蚀性分析成果表天津静海中旺风电项目可行性研究报告取样位置样号腐蚀类型、分析指标腐蚀性评价HCO-3mmol/LpH侵蚀性CO2mg/LMg2+mg/LSO42-mg/LCl-mg/L总矿化度mg/LGB50021-2001（2009版）ZK28ZK28-地5.807.650.0127.68552.351028.052716.51微腐蚀性Z5Z5-表6.628.130.0185.90941.391819.654352微腐蚀性ZK54ZK54-表3.608.070.0115.52576.361063.502705.88微腐蚀性2.2.3不良地质现象根据勘察成果及对区域地质条件的分析判定，在本工程拟建风机场地范围内，无断裂通过，无潜在的滑坡、泥石流、墓穴、空洞等影响拟建场地整体稳定性的不良地质作用现象。勘察期间各勘探孔内亦未发现场地内有大面积抛石等地下障碍物。2.2.4场地电阻率测试每个风机位布置2组电阻率测试点，共计12组测点，以手持GPS定位。电温纳装置。根据探测任务要求，最小供电极距（AB/2）min取值0.9m，最大供电极距（AB/2）max取值51.0m，极距组合见表6.2.2-2。最大供电电压180V。测试仪器为国产WDA－1超级数字直流电法仪（设备号7838）及附属设备。表2.2-2对称四极电测深电极距组合表0.70.951.72.28.711.428.52.93.8579.5根据外业实测电测深资料，确定曲线类型并采用图解法进行测点部位岩土体电阻率及深度解释。本次岩土电阻率测试最大深度可控制在地表以下15.0m范围内，各风机位处岩土电阻率测试成果见表2.2-3。天津静海中旺风电项目可行性研究报告表2.2-3静海中旺镇风电场工程岩土电阻率成果表风机编号钻孔编号第一层第二层第三层m）层底深度m）层底深度m）F2Z16.7~~8.2F8Z214.1~16.93.0~3.13.02.1~2.315.52.2F15Z37.3~16.33.7~~3.411.83.3F19Z42.9~3.13.3~3.0F24Z53.0~11.31.9~~F31Z610.0~2.6~2.712.92.7根据岩土电阻率测试成果除局部人工回填部位电阻率相对较大，各勘探点埋深10.0m以内岩土体电阻率变化不大，测试范围内岩土体电阻率一般低于10Ω•m，多在2.1～4.2Ω•m，究其原因为，测区内地下水埋深较浅且矿化度较高，故岩土体电阻率整体较低。2.2.5场地地震效应1）抗震设防烈度根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，风电场抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组。2）场地土类型及场地类别按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010判别，场地土的类别属中软土。根据中旺镇风电场剪切波测试成果，F2风机场地测试深度内剪切波速范围值为82～454m/s，20.0m深度内剪切波速范围值为82～262m/s，等效剪切波速值为165m/s；F15风机场地测试深度内剪切波速范围值为100～379m/s，20.0m深度内剪切波速范围值为100～258m/s，等效剪切波速值为164m/s。根据土层等天津静海中旺风电项目可行性研究报告效剪切波速度值，取覆盖层厚度大于80.0m，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）相应标准，F2风电场场地类别为Ⅲ类。按《工程地质手册》提供的经验公式估算，F2、F15风机场地土层厚度50m的卓越周期均为0.78s。中旺镇风电场地层岩土性状与F2、F15风机场地特征相近，故判定中旺镇工程区风电场场地类别为Ⅲ类。3）抗震地段划分根据国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，综合判别本场地属对建筑抗震属不利地段。2.2.6液化判别1）初判中旺镇风电场风机场地，勘探深度20.00m范围内，饱和少粘性土和饱和砂土为③粉土、⑤层粉土、粉砂和⑦层局部粉土，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，粉砂的粘粒（粒径<0.005mm）含量均小于10%，初判地震设防烈度7度时，钻孔Z3、Z6⑤层粉土、粉砂为可液化土。2）标准贯入试验复判根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，依据标准贯入试验（2.2.1式）对饱和少粘性土和饱和砂土中粘粒（粒径<0.005mm）含量小于10%的粉砂中标准贯入试验点进行液化复判，N63.5＞Ncr即为非液化土。cN0-标准贯入击数基准值；设计基本地震加速度0.15g，N0=10ds-饱和土标准贯入点深度（m）dw-地下水位深度（m）ρc-土的粘粒颗粒含量质量百分率（%）N63.5-标准贯入点在地面以下深度处的标准贯入锤击数β-调整系数，设计地震第二组取0.95。N63.5＞Ncr即为非液化土。风电场风机场地⑤层中粉土、粉砂的标准贯入试验点液化复判计算结果见表天津静海中旺风电项目可行性研究报告2.2-4。表2.2-4风电场地基土液化判别表孔号层号岩性ddsmddwmcρc%Ncr击NN63.5击复判结果液化指数I钻孔液化ZK27⑤粉土6.468不液化0.000⑤粉土8.29不液化0.00⑤粉土8.36不液化0.00⑤粉土8.25不液化0.00⑧粉土10.51不液化0.00ZK48③粉土7.805液化5.865.86⑤粉土11.93不液化0.00⑤粉土12.81不液化0.00ZK49③粉土2.82.757.15.458不液化0.00③粉土7.32.755.110.90液化⑤粉土14.32.758.211.70液化0.48ZK51③粉土5.117不液化0.000ZK53③粉土2.32.511.43.943不液化0.000.32③粉土3.32.529.13.045不液化0.00③粉土8.28不液化0.00③粉土9.90不液化0.00⑤粉土16.43液化0.32采用标准贯入试验法进行本场地砂土层地震液化评价，本次勘察对场区内存在粉土层的5个可能液化标贯实验钻孔进行液化判别，液化判别计算表见表3.7-1。根据计算结果，5个钻孔中有不液化钻孔2个，轻微液化钻孔3个。砂土内17个标贯点中有4个标贯点液化、且液化标贯点分布不连续，液化点仅5.86，液化等级属轻微液化。分析本次勘察资料，风机场地埋深20.00m以上判定液化的⑤层及③层中饱和粉土仅有少量、不连续液化点，亦属轻微液化等级，且其分布范围有限、无成层性。天津静海中旺风电项目可行性研究报告另据宏观调查，1976年唐山地震波及天津时，本场地无喷砂冒水等液化现综合可能液化砂土层在水平及垂直向的分布特征等因素考虑，综合分析评价，地震设防烈度7度时，风电场场地属不液化场地。2.2.7震陷风机场地上部全新统第Ⅰ海相层（Q42m）的④层粉质粘土，其高含水率、大孔隙比，流塑状，且厚度大，承载力低，含有机质、腐殖质，其具有一定的震陷特性。据区域资料，抗震设防烈度为7度时，其震陷量20～30cm。2.2.7标准冻结深度根据天津市气象资料及《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011本场地标准冻结深度为0.60m。2.3场地工程地质评价2.3.1场地稳定性和适宜性评价本场地抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响。本场地地势平坦，地基土分布基本稳定，无不良地质作用，故拟建场地属稳定场地，适宜本工程建设。鉴于地基各土层的强度、压缩性尚较均一，岩性分布基本稳定，地基土对建筑物产生不均匀沉降影响相对较小。2.3.2天然地基评价依据《天津市岩土工程技术规范》DB/T29-20-2017，根据各土层的物性力学性质指标及标准贯入试验成果，分析场区地基土特性，综合给出风电场各风机各土层地基承载力特征值，详见表2.3-1。从地层岩性及物理力学性质指标可以承载力特征值110kPa，强度较低，且埋深浅，厚度变化较大，仅可考虑作为低荷载建筑物之天然地基，建筑物基础可采用筏板基础。采用天然地基的浅基础，开槽时应加强钎探，以探明持力层及下卧土层强度的均一程度，遇有不良下卧土层予以清除或补强处理，同时增强基础及上部结构天津静海中旺风电项目可行性研究报告20的刚度，以提高和改善建筑物对地基变形的适应能力。风机为高耸结构建筑物，风机重心高，风电机组需承受360°重复荷载和大偏心受力的特殊性，受水平风荷载时，其水平力和倾覆弯矩很大，对基础的沉降变形及倾斜度具有较高的控制要求。本场地浅层土体为中软土，故天然地基条件不能满足风机对地基土承载力和变形的要求，建议风机基础采用桩基础。表2.3-1风电场各岩土层参数特征表层号岩性承载力特征值fa（kPa）压缩模量Es12（MPa）自然快剪垂直渗透系数K20cm/s凝聚力C（kPa）摩擦角①人工填土903②粉质黏土412.515.51.556E-07③粉土9.510.56.95E-6④粉质黏土412.59.58667E-07⑤粉土91.71E-6⑥粉质黏土6⑦粉质黏土2005⑧粉质黏土4.5粉土⑨粉质黏土4⑩粉质黏土5粉土7⑪粉土7⑫粉质黏土4.5⑬粉土250⑭粉质黏土桩基础评价鉴于浅层土体性状和风机结构要求，风机基础可采用桩基础。依据风电场工程部位岩土特点及场地周围施工环境，建议风机基础采用混凝土预制桩或钻孔灌注桩。天津静海中旺风电项目可行性研究报告21孔浆液易污染环境，且施工孔底沉渣不易控制、工期较长，由于地下水对混凝土具有腐蚀性，灌注桩水下混凝土浇筑存在施工用水难不易解决的问题。混凝土预制桩：对桩周土体具有明显的挤密效果，施工效率高，工期较短；缺点是动力锤施工噪声较大，静压机施工机具搬移较困难，且抗水平荷载能力弱于同等桩径灌注桩。1）桩端持力层的确定及桩型选择中旺镇风电场各风机场地内：地层达到第四系上更新统第Ⅳ陆相层（Q3cal）⑩层粘性土（粉质粘土为主可塑～硬塑，含铁质，偶见贝壳碎片、姜石，局部夹粉土薄层，层厚1.10～10.40m，层底高程-30.42～-39.63m，中等压缩性，平均压缩模量Es1-27.23MPa。标准贯入击数12～36，平均19.4击（19段次）。其下第四系上更新统第Ⅳ陆相层（Q3cal）⑪粉土（局部为粉砂层密实，含-47.52m，标准贯入击数17～50，平均42.5击（12段次其中Z1、Z3见较厚粉砂层；压缩模量Es1-2：13.01～22.58MPa、平均19.02MPa，粉土、粉细砂层均属中～低压缩性。分析比较各风机场地岩土性状，进入⑩层粘性土（粉质粘土为主强度逐渐增高，工程地质条件较好；⑪粉土（局部为粉砂层）与⑩层粘性土（粉质粘可选⑪粉土做为拟建风机的桩端持力层。建议桩端进入持力层深度不小于1.5~2.0D，桩端下持力层厚度不小于3.0D。桩长及进入持力层深度宜根据钻孔柱状图、并结合施工最后贯入度进行双控，确保桩端有效进入较好持力层部位。各风机桩端持力层特征及建议层位详见表2.3-2。本次6台风机桩基建议采用φ600mm高强度预应力混凝土预制桩或钻孔灌注桩。天津静海中旺风电项目可行性研究报告22表2.3-2各风机桩端持力层特征表风机编号建议桩端持力层层号及岩性层顶高程（m）地层厚度（m）平均标贯击数（段F14⑩层粉质黏土、粉土-28.52～-28.9111.45F24⑩层粉质黏土、粉土-28.81～-29.2310.5F25⑩层粉质黏土-28.60～-29.3210.5F26⑩层粉质黏土、粉土-27.83～-28.9810.4F27⑩层粉质黏土、粉土-29.37～-29.6612.052）桩基设计参数根据对风机各土层物性指标的成果分析，结合标准贯入试验，依据《天津市筑地基基础设计规范》GB50007-2011，综合给出风电场各风机地基土层不同桩型的桩参数，详见表2.3-3。表2.3-3风电场桩基参数极限标准值表层号岩性预制桩钻孔灌注桩极限侧阻力标准值qsik（kPa）极限端阻力标准值qpk（kPa）地基土水平抗力系数的比例系数m值极限侧阻力标准值qsik（kPa）极限端阻力标准值qpk（kPa）地基土水平抗力系数的比例系数m值①人工填土②粉质黏土57③粉土456④粉质黏土57⑤粉土57⑥粉质黏土668⑦粉质黏土657⑧粉质黏土647粉土668⑨粉质黏土476424008⑩粉质黏土8036609粉土340065900天津静海中旺风电项目可行性研究报告23⑪粉土27008735⑫粉质黏土2980867745⑬粉土803700⑭粉质黏土3200*表中预制桩的水平向位移小于10mm时，m值可适当提高；灌注桩m值为相应单桩在地面处水平向位移5mm；当水平荷载为长期或经常出现的荷载时，m值乘以0.4降低采用。抗拔桩桩端埋深可根据复核计算后确定，抗拔系数砂土取0.60，粘性土、粉土取0.70。地基土极限标准值qck可按地基土特征值fak计算。3）单桩竖向承载力特征值估算根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011，对各风机估算单桩竖向承载力特征值Ra，考虑浅层人工填土及质粘土（F19、F31风机以⑪层粉土、粉砂）作为桩端持力层。现对预制桩，按桩径φ600mm估算各风机单桩竖向承载力特征值Ra（安全系数K取值2估算结果详见表2.3-5。表2.3-5各风机抗压桩单桩竖向承载力特征值估算表风机编号桩端持力层及岩性桩端高程桩端入土深度（m）桩端进入持力层深度（m）预制桩单桩竖向承载力特征值Ra（kN）F14⑩层粉质黏土、粉土-36.7239.6182164F24⑩层粉质黏土、粉土-36.0238.9172113F25⑩层粉质黏土-36.4639.457.52135F26⑩层粉质黏土、粉土-35.438.8572052F27⑩层粉质黏土、粉土-38.5741.369.062275最终单桩竖向抗压承载力特征值、单桩竖向抗拔承载力特征值和单桩水平承载力特征值应通过现场静载荷试验确定。4）成桩可能性分析选择⑩粉质粘土做为拟建风机的桩端持力层基础，F19、F31风机以⑪层粉土、粉砂做为拟建风机的桩端持力层基础，其上部地层强度性状普遍相对较弱。采用天津静海中旺风电项目可行性研究报告24混凝土预制桩，对桩周土体具有明显的挤密效果，施工时须安排好合理的打桩顺序，桩间距不宜小于4.0～4.5D，施工中选择合适的施工机具，可避免出现沉桩困难，保证施工的顺利进行。由于风机场地离后民点远，不存在施工噪声扰民问题，但风机北侧为养虾池，施工噪音对虾类生长的影响不明，应尽量避免虾池养殖期间施工。建议本工程风机工程桩采用合适的柴油锤（D80～D90筒式柴油锤，冲击力6000kN以上）锤击法施工。由于表层土软弱，打桩机进场前需对各风机场地进行加固处理，防止打桩施工时桩基设备倾倒。2.4结论与建议1、风电场场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组。风电场场地类别为Ⅲ类，场地土类型为中软土，工程场地属对建筑抗震不利地段。中旺镇风电场风机场地⑤层的粉砂仅有少量，综合分析评价，地震设防烈度7度时，风电场场地属不液化场地。风机场地④层粉质粘土具有一定的震陷特性，其震陷量20～30cm。2、风电场地下水对混凝土具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水作用具微腐蚀性、在干湿交替作用下具中腐蚀性。工程基础应根据耐久性要求采取相应的防腐蚀措施。3、风机为高耸结构建筑物，天然地基条件不能满足风机对地基土承载力和变形的要求，建议风机基础采用桩基础，桩型可采用混凝土预制桩或钻孔灌注桩。风机桩端持力层可首选⑩粉质黏土，桩基设计所需参数列于表4.3-2，请设计方面参照使用。预制桩施工可采用D80以上柴油锤锤击法施工，且桩长及进入持力层深度宜根据工程地质剖面图、并结合施工最后贯入度进行双控，并在代表性位置进行试沉桩，以确定最佳施工桩长、桩径及柴油锤重量等施工参数，为设计提供确切依据。抗拔桩桩端埋深可根据复核计算后确定，抗拔系数砂土取0.60，粘性土、粉土取0.70。天津静海中旺风电项目可行性研究报告25最终单桩竖向抗压承载力特征值、单桩竖向抗拔承载力特征值和单桩水平承载力特征值应通过现场静载荷试验确定。4、根据物探成果，风电场场地电阻率变化幅度较小，风机设计接地条件较5、风电场标准冻结深度为0.60m26天津静海中旺风电项目可行性研究报告263.1.1项目概况地理位置和场址范围风电场位于天津市静海区中旺镇，天津西南部，海河流域下游。场区地处华北平原，静海区的地形比较平缓但多洼淀，总的趋势南高北底，西高东底。静海区为平原地貌类型，按其成因又可分为洼地冲击平原和滨海平原两部分。南运河以西为黑龙港洼地冲击平原，南运河以东属于滨海平原。静海区的地形平缓，适于现代化农业的机械化耕作。风电场位于静海区中旺镇境内的老幸福河和幸福河人工河道及这两条河道的支河上。老幸福河北起马厂减河，南至鑫泰湖度假村，全长约14.4km；幸福河人工河道北起靑静黄排水河，南至子牙新河，全长约10.6km。风电场地理位置坐标为东经117.094343～117.102634，北纬38.728617～38.607271及东经117.107871～117.118318，北纬38.694709～38.598544，本风场拟安装40台2.5MW风力发电机组，该机组轮毂高度90/125m（2/38台叶轮直径均为141m。风电场总装机容量为100MW。风电场风机布置详见图3.1.1-1。天津静海中旺风电项目可行性研究报告2气候特征天津静海区属暖温带大陆性季风气候。虽临渤海，但属内陆海湾，海洋气候影响不大，而大陆性气候显著，四季分明。春季（3～5月）干燥、多风、光照静海多年平均年降水量为566.1mm。降水量主要集中在6～9月，占全年降水量的79.9%，最大年降水量为941.5mm，最小年降水量为299.9mm；多年平均气温为12.6℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-15.4℃；多年平均水面蒸发量(ф20)为1946.1mm；多年平均风速为4.3m/s，最大风速为27.0m/s，年最静海区阳光充足，年平均日照时数为2699小时。年平均气温为11.8℃，最热为7月，月平均气温为26.2℃，最冷为1月，月平均气温为-4.8℃。项目规模本风场规划装机容量为100MW，拟安装40台2.5MW风力发电机组和新建一座110kV升压站。升压站按照100MVA建设，一次建成，不考虑后期扩建。风电场升压站110kV侧建设2回出线，2台50000kVA主变压器。场内地形和植被情况静海中旺镇100MW风电场位于天津市静海区中旺镇，天津西南部，海河流域下游。场区地处华北平原，静海区的地形比较平缓但多洼淀，总的趋势南高北底，西高东底。风电场位于静海区中旺镇境内的老幸福河和幸福河人工河道，地形整体较平坦，地貌主要为农田、林带、河道和村庄及输电线塔。天津静海中旺风电项目可行性研究报告28图图2-2静海中旺镇100MW风电场地形地貌图A图2-3静海中旺镇100MW风电场地形地貌图B天津静海中旺风电项目可行性研究报告29图图2-4静海中旺镇100MW风电场地形地貌图C图2-5静海中旺镇100MW风电场地形地貌图D天津静海中旺风电项目可行性研究报告30场内场外交通概况静海中旺镇100MW风电场位于天津市静海区中旺镇，天津西南部，海河流域下游。风电场内道路直接或通过乡村公路与国道205相连。风电场距天津机场1.5小时车程、距天津港港口约2小时车程，陆路、水路运输条件发达，交通较为便利。设备可通过公路由汽车直接运至风场附近。3.1.2风电场特点及微观选址重点风电场地处河流域下游平原区，为冲积平原地貌，地势低平。风电场内不存在矿藏、军事设施及古文物保护区，但大部分风机机位处于耕地边缘。在静海中旺镇风电场风机布置和微观选址中应重点注意以下几点：（1）大部分风机机位处于耕地边缘，最终的风机位应由国土部门确认，不占用基本农田。（2）风电场部分机位距离村庄较近,应取得环评部门的环境评估确认。（3）风电场内电缆、输水、燃气管道较多，应予以避让管线路径。3.1.3工作方法静海中旺镇100MW风电场微观选址的工作方法为：首先根据风电场实测气象数据、风电场地形资料等进行内业风机定位，计算发电量、年利用小时数等；然后根据风机内业微观选址的坐标进行现场踏勘，熟悉风电场区域内地形地貌，详细调查和记录风电场区域植被高低和疏密程度、房屋范围及高度等；最后综合考虑道路、施工平台、障碍物的影响等因素，根据现场微观选址和高比例尺地形图最终确定风机坐标，并进行资料整理、统计、分析和计算，提出本项目风资源评价和微观选址报告。3.1.4执行的标准、规范及规程（1）风电场风能资源评估方法（GB/T18710-2002）（2）风力发电场设计技术规范（DL/T5383-2007）（3）风电场风测量仪器检测规范（QX/T73-2007）（4）风电场气象观测及资料审核、订正技术规范（QX/T74-2007）（5）风力发电机组设计要求IEC61400-1（6）风力发电场设计规范（GB51096-2015）313.1.5设计依据（1）风电场场址范围内测风塔实测资料（2）气象站资料（3）风电场场址范围内及外延5km范围1:10000地形图、主要布机区域1:1000地形图；（4）现场实际踏勘情况；（5）规划与国土部门对项目用地的具体要求。3.2.1区域风能资源概况天津静海区属暖温带大陆性季风气候。虽临渤海，但属内陆海湾，海洋气候影响不大，而大陆性气候显著，四季分明。春季（3～5月）干燥、多风、光照静海多年平均年降水量为566.1mm。降水量主要集中在6～9月，占全年降水量的79.9%，最大年降水量为941.5mm，最小年降水量为299.9mm；多年平均气温为12.6℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-15.4℃；多年平均水面蒸发量(ф20)为1946.1mm；多年平均风速为4.3m/s，最大风速为27.0m/s，年最静海区阳光充足，年平均日照时数为2699小时。年平均气温为11.8℃，最热为7月，月平均气温为26.2℃，最冷为1月，月平均气温为-4.8℃。3.2.2风电场所在地区气象站资料分析气象站基本情况离风场中心距离最近的气象站为静海气象站和大港气象站，均为30公里左右，静海气象站建站时间较短，风场多年气象特征值可参考大港气象站。大港气象站与风电场相对位置见下图3-4天津静海中旺风电项目可行性研究报告32图3-4静海中旺镇100MW风电场地与气象站相对关系图大港气象站位置坐落在大港区世纪大道与凯旋街交口处。以气象站为中心，东面300米处为财政局大楼，高度20米，东南面400米处为凯旋苑住宅区，高度平均18米，南面500米处为物业供暖烟囱，高度为60米，西南面和西面100米处为兴盛里住宅区，高度平均为18米，西北面100米处为世纪大道，北面200米处为公安大港分局，高度为10米，东北面400米处为计生委大楼，高度为25米。另外在观测场周围距离大约50米处为低矮树木，高度约3米左右。具体地理位置及主要特征参数见表3-1、3-2。天津静海中旺风电项目可行性研究报告33表3-1天津市大港气象站地理位置和测风沿革经度(E)纬度地址测场海拔高度(m)风观测仪器型号风仪高度(m)1986.1.1～1989.2.2230′38°50′天津市大港区上古林乡上古林村东4.2EL重型0-40m/s轻型0-20m/s风向风速计6.4+7.7=14.11989.2.23～2003.6.3030′38°50′天津市大港区上古林乡上古林村东4.2EL型电接风向风速记14.12003.7.1～2004.8.428′38°51′天津市大港区世纪大道南，凯旋街东3.8EL型电接风向风速记10.52004.8.5～2004.12.3128′38°51′天津市大港区世纪大道南，凯旋街东2.2EL型电接风向风速记10.52005.1.1～至今28′38°51′天津市大港区世纪大道南，凯旋街东2.2EL15-2D光电子EL15-1A10.5表3-2大港气象站主要气象特征参数表月123456789年降水量（mm）..32.9506平均气温（℃）-3.6-..15.1-1.212.7平均最高气温（℃）..13.530.5平均最低气温（℃）-7.6-4.5.19.71-5-7.6极端最高（℃）.40.3.8.941.2极端最低（℃）-19.4-18-8.5-.3.86.4-4-10.9-19.3-19平均相对湿度（%）6166686463636334累年月最多风向（含静风）666累年月最多风向（不含静风）666多年平均风速（m/s）5.254.5参证气象站的年内风况特征大港气象站多年各月平均风速见表3-3和图3-4。由图可知：气象站多年平均小风月为8月，3.1m/s；大风月为4月，为4.8m/s。春、冬季风速较大，夏、秋季风速较小，有比较明显的季节性变化。表3-3大港气象站多年各月平均风速（m/s）月份123456789平均风速参证气象站的风向分析大港气象观测站的多年各风向频率见表3-4和图3-6，由图表可知，多年平均主导风向为SSW及SW，为10.96%和8.85%。表3-4大港气象站多年平均风向频率（%）风向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW风速5.12.933.05.316.27.56.45.75.58.87.413.54.214.87.93天津静海中旺风电项目可行性研究报告35图3-5大港气象站多年逐月风速直方图图3-6大港气象站多年风频玫瑰图参证气象站的年际风况特征表3-5大港气象站1986.1～2008.12多年平均风速统计表单位：m/s年份年平均风速年份年平均风速年份年平均风速4.63.820020020082.34.344.320003.9364.120013.8420023.94.220033.13.920042.4420052.7近20年多年平均风速3.7图3-7大港气象站多年平均风速分布直方图由以上图表可知，大港气象站1986-2002年平均风速整体变化比较平稳，其中1997～2003年平均风速较高，最高风速年份为1987年，风速为4.7m/s。2002年之后因周边建筑增加较多，遮挡障碍物增加导致风速下降较快，且近年来风速呈逐渐递减趋势。3.2.3风电场测风数据分析测风塔概况静海中旺镇100MW风电场内目前没有设置测风塔，在该风电场东南方向，距离该风电场10公里左右，距离最近一台风机5公里左右处设置了一座测风塔开展测风工作，进行风速、风向、温度和气压的观测。测风塔的编号是9444#。各测风塔地理位置、海拔高度及风速仪风向仪高度、测风时间段等基本情况见表3-6、3-7，测风塔位置示意图见图3-8。37天津静海中旺风电项目可行性研究报告37表3-6静海中旺镇100MW风电场测风塔设置一览表编号地理位置塔高风速计高度(m)风向高度(m)测风时段测风9444#N03834.524'E11709.787'8080、70、40、1080、402013.01.262017.04.25个月表3-7静海中旺镇100MW风电场测风塔基本情况表9444#塔序号仪器安装高度(m)设备型号观测项目180NRG#40风速传感器10min平均风速2NRG#40风速传感器10min平均风向340NRG#40风速传感器10min平均风速4NRG#40风速传感器10min平均风速580NRG#200P风向传感器10min平均风向640NRG#200P风向传感器10min平均风向7NRG#110S气温传感器10min平均气温87NRGBP-20气压传感器10min平均气压天津静海中旺风电项目可行性研究报告38图3-8静海中旺镇10万千瓦风电场测风塔相对位置图测风塔代表性分析及完整年选择满足风能资源评估关于实际观测时间的要求。2）从测风塔海拔高度分析：场区地势平坦，测风塔海拔高度在5m左右，各风机点位海拔高度也在1m~3m之间，测风塔与各机位点几乎无海拔差异，测风塔海拔高度具有一定的代表性。3）从测风塔本身位置和地形地势分析：各测风塔地理位置图见图3.3.1-1，风力发电机组沿新幸福河、老幸福河及其支河布置，场区地形整体较平坦，地貌主要为农田、林带、河道和村庄。测风塔各风向上均无明显遮挡，测风塔位置合理，对风场的风能资源具有一定的代表性。综合以上分析，9444#测风塔对本风电场的代表性较好，本阶段选取9444#测风塔作为本风电场的代表测风塔。代表测风塔测风完整年的选择：9444#测风塔的实测时间段内2014年测风数据最为完整合理，本阶段拟对9444#测风塔选取完整年时段:2014.01.01~2014.12.31。测风数据完整性、合理性和相关性验证及整理（1）测风数据完整性、合理性检验为了有效评估风电场的风能资源，根据GB/T18709-2002《风电场风能资源测量方法》及GB/T18710-2002《风电场风能资源评估方法》，对原始的测风数据进行验证，检查其完整性和合理性，检验出不合理的数据和缺测数据，并对其进行处理，9444#测风塔测风年数据完整率为99.89%，数据完整率超过90%，满足风资源分析要求。分析判断出缺测、无效和不合理的测风数据，对缺测的无效测风数据进行插补订正。经过插补订正后，9444#测风塔80米高度平均风速为5.92m/s。测风数据代表年分析风电场风能资源分析需要对测风完整年进行长年代的代表年分析和订正。本阶段按照各测风塔完整年时段的进行测风数据的代表年分析和订正。距离本风电场较近的长期测站为大港气象站以及9444#测风塔位置附近天津静海中旺风电项目可行性研究报告393tier数据。3tier数据为卫星再分析数据，含ERAI、NNRP、MERRA和MERRA2四种数据源，这些气象数据是以卫星气象数据作为输入参数，采用中尺度WRF数值模拟分析的方法得出的结果，从实际工程经验来看，具有一定的参考价值。采用离风电场相关性较好及距离较近的格点,收集到时段1998/1/1~2017/12/31的逐小时风速和风向数据数据。本次采用MERRA2数据对9444#测风塔进行代表年分析和订正，20年的年平均风速如表3-8所示表3-8MERRA2数据点位历年平均风速变化表年份平均风速m/s年份平均风速m/s年份平均风速m/s5.74620065.50720145.3645.62420075.45220155.45420005.78420085.60820165.43920015.47520095.69520175.47420025.48120105.70020035.61120115.40920045.45620125.31520055.68220135.391图3-9MERRA2数据点位风速年际变化直方图天津静海中旺风电项目可行性研究报告40根据MERRA2数据多年风向资料统计结果，多年平均风速频率风分布表3-9和多年平均风向玫瑰图3-10如下。该地区以SSW、SW风为主导风向，出现频率为12.5%、10%。WNW风出现频率最小，仅为3.7%。表3-9MERRA2数据各年风向频率统计结果（%）风向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW历年12.5.05.06.9图3-10MERRA2数据点位历年风向玫瑰图从以上图表可以看出：MERRA2数据风向频率与测风塔较为一致。根据前述分析，需要将各测风塔的完整年订正为测风代表年。为此，需对代表年内测风数据的代表性进行分析，并订正出一套能反映风电场长期平均水平的代表性风资源数据。MERRA2数据代表年分析见表3-10。表3-10测风塔完整测风年内的MERRA2数据代表性分析表MERRA2测风年平均风速5.364近20年平均风速5.535差值41测风评价年2014.1.1-2014.12.31大/小风年判断小风年从长系列数据看，9444#所选时段在整个长系列为小风年，需要进行代表年订正，考虑到该测风塔不在整个场区中心位置，位于场区南部，出于计算发电量的保守考虑，不再往上订正风速。3.2.4风电场实测测风参数分析本节对各测风塔实测湍流强度、50年一遇最大风速、风切变指数、空气密度、有效小时数、风速威布尔分布等进行分析。各测风塔分析数据均为对应的完整年数据，9444#测风塔均对2014.01.01~2014.12.31时段测风参数进行分析。空气密度（1）根据测风塔实测值计算空气密度直接影响风能的大小，在同等风速条件下，空气密度越大风能越大。空气密度计算公式如下：风电场内的年平均空气密度采用现场观测的气象要素推算，计算公式为：ρ=p—平均大气压(Pa)；R—空气常数(287J/kg*K)；T—绝对温度(°+273)。代表测风塔有实测气温气压数据，测风塔7m高度处空气密度计算成果见表3-11。由表可知，9444#测风塔的空气密度为1.227kg/m3，接近标准空气密度。表3-11测风塔平均空气密度9444#101.16温度T14.15绝对温度(°+273)287.15空气密度(kg/m3)1.2274风切变指数风切变指数可描述风矢量在垂直方向上的空间变化情况，风切变指数由下式计算： lg(v2/v1)lg(z2/z1)测风塔的风切变指数见表3-12，测风塔风切变指数拟合图见图3-11，拟合后的9444#塔风切变指数为0.26。表3-12测风塔不同高度间风切变指数表9444#高度平均风速40m70m80m5.9200.3190.2580.21870m5.7500.3260.26840m4.9500.3493.050图3-119444#测风塔风速随高度变化曲线该测风塔40、70、80米高度风切变平均值为0.26左右。显然，各高度风切变指数较大。因此，针对该风电场，提高轮毂高度，可以有效地提高风速，增大发电量。威布尔分布天津静海中旺风电项目可行性研究报告43根据代表年各高度实测资料分析，得各高度风速威布尔分布如下图所示80m(k=2.26,A=6.7m/s)70m(k=2.28,A=6.5m/s)40m(k=2.3,A=5.6m/s)10m(k=1.56,A=3.3m/s)图3-12测风塔各高度风速威布尔分布图IEC等级判定（1）湍流强度计算湍流是指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性，是重要的风况特征和评价气流稳定程度的指标。其很大程度上取决于环境的粗糙度、地层稳定性和障碍物。湍流强度是脉动风速的均方差与平均风速的比值。其计算公式为：IvV天津静海中旺风电项目可行性研究报告44v—10min风速标准偏差，m/s；V—10min平均风速，m/s。表3-13测风塔各高度湍流强度计算值9444#测风塔项目80m70m40m平均湍流强度0.1610.1770.1990.348V＝15±0.5m/s湍流强度0.0500.0480.058根据测风塔实测完整年风速风向资料计算80m高度上的湍流强度，15m/s的特征湍流为0.104。本项目地处平原，地形起伏基本忽略不计，周边无高耸树木及建筑物，9444#塔各高度在V=15±0.5m/s风速区间湍流较低，风电场可安装IECIIIB及以上等级的风电机组。（2）五十年一遇最大风速1）经验公式推算采用经验公式推算五十年一遇最大风速：V50_max=Vave×C1Vave为风电场订正后年平均风速；C1为验系数，取值为5.0。采用经验公式推算五十年一遇极大风速：V50e=V50max×C2V50max为风电场五十年一遇最大风速；C2为经验系数，取值为1.4。9444#测风塔订正后的80m高度年平均风速为5.92m/s，带入上述计算公式可得，80m高度五十年一遇最大风速为29.6m/s；五十年一遇极大风速为41.44m/s。2）IEC计算方法根据IEC61400-1-2005标准第条款，50年一遇和1年一遇的最大风速计算式如下：天津静海中旺风电项目可行性研究报告45Ve1=0.8×Ve50Ve1为风电场测风年最大风速；9444#测风塔订正后的80m高度测风年最大风速为22.9m/s，带入上述计算公式可得，80m高度五十年一遇最大风速为28.63m/s。综合考虑各种算法后取较大值，80m高度五十年一遇最大风速为29.6m/s，切边到125高度后，五十年一遇最大风速为33.26m/s。主风向和主风能频率分布80m高度代表年的风向、风能频率统计见表3-14，表3-149444#测风塔80m高度代表年风向风能频率统计方向80m风向%风能%N2.24.6NNE3.84.1NE3.82.4ENE5.24.3E6.26.6ESE8.06.9SE6.74.7SSE5.03.4S7.35.9SSW10.09.9SW19.0WSW9.09.5W5.85.2WNW4.33.3NW3.32.1NNW4.68.0经统计分析：测风塔不同高度处主风向与主风能方向基本一致。本节仅统计测风塔80m处主风向与主风能方向。图3-13图3-139444#测风塔80m高度风向风能玫瑰图469444#测风塔年风向和风能玫瑰图见图3-13。次为SW和SSW。总体来看，测风塔观测时段内全年的风向及风能密度方向分布主要集中在SW~SSW扇区，与大港气象站的主导风向大致相同。风电场风能密度分布在观测时段内有非常明显的主导方向，有利于风电机组的高效利用。有效小时数统计根据测风资料，可以计算测风塔各高度不同风速段的频率分布，表3-15为测风塔80m高度完整测风年年有效小时数统计。表3-15测风塔80m高度有效风速小时数比例统计80m高度3～25m4～25m5～25m总数9444#86.2%75%60.5%风速和风功率密度年内变化天津静海中旺风电项目可行性研究报告47图3-14测风塔80m高度月平均风速和风功率密度分布曲线测风塔80m高度代表年平均风速为5.92m/s，代表年年平均风功率密度为213.5W/m2。由图3-14可见，2、8月、9月平均风速和风功率密度较小，是小风月，而第1、5、12月风速和风功率密度较大，是大风月。同大港气象站的风速变化规律大体相同。风速和风能频率分布944