风电场可研解析

风能资源测量与评估风电场可研风电场建设的前期工作——风电场可研风能资源测量与评估风电场可研风电项目开发前期工作流程▶风电场宏观选址阶段▶风电场风资源测量阶段▶风电场工程规划阶段▶风电场预可可研研阶/段可研阶段▶风电项目核准阶段风能资源测量与评估风电场可研在风电场工程规划基础上，根据风电项目核准要求，进行风电场预可研/可研报告编制。指导文件：《风力发电场项目可行性研究报告编制

规程》（DL/T5067-1996）；《风电场工程可行性研究报告编制办法》（发改能源[2005]899号）。风电场可研报告最重要的三个参数：风电场年等效上网小时数、风电场单位千瓦造价、资本金财务内部收益率。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段四个重要的专题风资源评估风电机组选型风电机组微观选址风电场发电量计算风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之一：风资源评估（如何判断风电场资源的优劣）风资源评估的出发点和落脚点：风电机组，既要保证风电机组多发电，又要保证机组疲劳载荷和极限载荷在设计指标范围之内。脱离风电机组来谈风资源是没有依据的。风资源各主要评价指标的意义：风电场轮毂高度处年平均风速和风功率密度：评估风资源丰富程度表面的、初步的、直观指标，是片面的。风电场风速频率分布曲线是与风电场发电量紧密相关的主要指标风电场有效风能玫瑰图是决定风电场布置方式和装机容量的主要指标。风向变化幅度大小、风切变大小、湍流强度大小是风能质量指标直接影响风电机组的疲劳载荷，并间接影响发电量。风电场50年一遇最大风速直接影响风电机组的极限载荷。风电场风速日变化和年变化是研究风资源的时间分布规律，看其是否与电网负荷特性相吻合。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型风电机组选型并网型风电机组经过几十年的发展，基本上淘汰了一些不实用、技术有缺陷或者不具备商业价值的形式，形成了现在最常见的水平轴、3叶片、上风向、管式塔的统一模式。风电界对机组形式的的认识短期内不再有大的分歧。风力发电机组朝着大型化、高效率的方向快速发展。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型目前我国市场上正在销售的风电机组，单机容量从600kW到2000kW。以失速和控制方式分类，可分为可分为定桨距失速（异步发电机）、变桨距定速（异步发电机）、变桨变速（双馈发电机）、直驱/半直驱（低速永磁发电机）4种型式。发展趋势：1、由定浆距（失速）向变浆距发展2、由定转速向变转速发展3、单机容量大型化发展风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型各种机型的优缺点1、定桨距风电机组定桨距风电机组的叶片安装好以后不能转动，靠叶片的失速来调节功率的输出，额定风速较高。其优点：a.机械结构简单，易于制造；b.控制原理简单，易于实施；c.故障率较低。缺点：a.额定风速高风轮转换效率低；b.转速恒定，风能利用效率低；c.叶片复杂，重量大，制造较难，不宜作大风机。国内代表机型：金风750、运达750、惠德

1000。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型各种机型的优缺点2、变桨距定速风电机组变桨距技术主要解决了风能转换效率低的问题。三各叶片可以根据风速大小转动90度，使风对叶片的功角始终保持最佳角度，提高了风轮转换效率。变桨距风电机组的优点：a.提高了风能转换效率,更充分利用风能；b.叶片相对简单，重量轻，利于造大型风机

c.通过顺桨实现软刹车。缺点：a.变桨机构复杂，控制系统也较复杂；b.出现故障的可能性增加。国内代表机型SUZLON

S64/1250,S66/1250。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型各种机型的优缺点3、变速恒频/变桨风电机组变速恒频技术将风轮的转速做成可变的，采用双馈式发电机，通过控制使发电机在任何转速下都始终工作在最佳状态，风能利用效率达到最高，输出功率最大，而频率不变。变速恒频风机的优点：１.风能利用效率高。缺点：１.电机结构较为复杂，增加了滑环、碳刷；２.风轮转速和电机控制技术复杂。变桨变速风电机组将变桨和变速恒频技术同时应用于风电机组，使其风能转换效率和机电转换效率都同时得到提高。变桨变速风电机组的优点：发电效率高,超出定桨距风机8%以上。缺点：机械、电气、控制部分都比较复杂。国内代表机型：Gemesa

850/VESTAS

850/华锐1500/东汽1500/联合动力1500/VESTAS2000/上海电气2000等风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型•4、直驱/半直驱（低速永磁电机）采用多对级永磁发电机，降低了发电机的同步转速，使之与叶轮转速相匹配，9～20

RPM,省略了齿轮箱环节优点：无齿轮箱或者齿轮箱只有一级升速，传动机构简单，故障率低；全功率变频，风能利用效率高；缺点：永磁发电机组装工艺复杂；永磁材料有失磁风险。国内代表机型：金风1500/湘电2000/航天万源900。国际上德国ENERCON公司风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型•机型比选的主要因素1、满足场址的安全和气候条件。在GB

18451.1－2001idtIEC61400-1：1999《风力发电机组

安全要求》中，根据轮毂高度的年平均风速、50年一遇10分钟平均最大风速

、湍流强度等将风电机组分为4个等级，同时还有一个特殊设计的S级。应根据场址的风况选择安全等级的级别。选机型时要和厂家充分技术交流，看机组是否能够承受现场极限载荷和疲劳载荷。此外还应根据气温范围确定选用标准型或低温型机组。沿海和海岛地区，需注意是否对防腐、雷击和绝缘性能提出特殊要求。内陆风沙大地区，要求机舱密封好。风能资源测量与评估风电场可研IEC61400-1第二版风机安全等级标准上表中各数值应用于轮毂高度Vref表示风电场50年一遇的10分钟最大风速Vave表示风电场预装轮毂高度年平均风速A表示较高的湍流强度等级B表示较低的湍流强度等级I15是风速为15m/s时计算的湍流强度特征值风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型•机型比选的主要因素2、注意场址的交通运输条件的制约。3、顺应风电机组发展趋势。尽量选用单机容量较大的、采用变桨变速技术的机型，以减少风电机组的数量，增加发电量，从而减少土地面积的占用和吊装次数，提高经济效益，同时避免将来因厂家停产而难以找到备品备件。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型•机型比选的主要因素4、价格。主要包括风电机组本体的价格及其塔架、基础、吊装费用、备品备件价格以及维护费用。单机容量不同时还应比较配套设备和设施的费用。5、机组技术成熟，运行可靠，有运行业绩。6、在有关技术参数方面（功率因数、低电压穿越能力）尽量满足电网公司要求。7、售后服务。厂家有无专门的服务机构和服务设施。现场调试人员技术水平高低（尤其是新进入风电厂家）成为目前风电场能否顺利通过240小时验收的重要条件。8、其他要求：如某些招标中限制机组单机容量。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型•机型比选的方法步骤1、根据交通运输条件和安装条件以及招标方要求，确定单机容量的范围。2、根据气候条件和风场安全等级，确定几种备选的机型。3、用WAsP等软件将几种备选机型作初步布置，计算出其理论发电量。4、对各备选机型及其配套费用作投资估算。其中风电机组、塔架价格用最新的招标价格计算。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之二：风电机组选型•机型比选的方法步骤5、计算各备选机型的度电成本、千瓦投资等指标。必要时进行动态指标排序，如资本金财务内部收益率。6、结合各备选机型的特征参数、结构特点、控制方式、成熟性、可靠性、先进性、价格、交货进度、售后服务等进行综合的技术经济比较，并确定机型。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址风电场微观选址即风电机组位置的选择。风

电场微观选址目的是通过机组布置方案的优化，确

定机位，其目标是获得精确、优化的发电量，为业

主投资提供可靠的依据。是风电场项目实施的关键。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址风电机组微观选址的布置原则1、追求发电量最大2、尽量集中布置。集中布置可以减少风电场的占地面积，充分利用土地，在同样面积的土地上安装更多的机组；其次，集中布置还能减少电缆和场内道路长度，降低工程造价，降低场内线损。值得注意的是，多行多列布置的能量损失，和主导风向、地形、海拔高度、地面粗糙度也有关系。要减小尾流影响，就要增加风电机组之间的距离。这和集中布置的原则是矛盾的。方案比较就要在矛盾中寻求最优。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址3、满足风电机组的运输条件和安装条件。在平坦地形条件下，满足这一原则是很容易的的。在山区，满足这一原则经常有难度。要根据所选机型需要的运输机械和安装机械的要求，机位附近要有足够的场地能够作业和摆放叶片、塔筒，道路有足够的坡度、宽度和转弯半径使运输机械能到达所选机位。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址4、视觉上要尽量美观。在与主风能方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。行间平行，列距相同。行距大于列距发电量较高，但等距布置在视觉上较好。追求视觉上的美观，会损失一定的发电量，因此在经济效益和美观上，也要有一定的平衡。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址5、避开障碍物和风机尾流的影响。1）障碍物影响在风电场中碰到障碍物，障碍物的尾流的大小和强弱与其大小和体型有关。研究表明，对于无限长的障碍物，在障碍物下风向40倍障碍物高度，上方2倍障碍物高度的区域内，有较强的尾流扰动区，风电机组的布置必须避开这一区域。另外，障碍物影响的大小还取决于其本身的疏密程度，即透风率。风能资源测量与评估风电场可研2）风力机尾流的影响气流在经过风机叶片时能量会减少，在风机的下风向会产生类似轮船尾流的效果，该区域内产生较大的湍流，同时减低风速。风能资源测量与评估风电场可研一般而言，机组布置

的列距为3D-5D，列距为5D-

9D。单行风电场的风电机最小列距为3D，多行风电场的风电机最小列距为5D。风向集中的场址列距可以小一些。风向分散的场址列距就要大一些。多行布置时，呈梅花形布置尾流影响要小一些。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址风电机组的布置和发电量的计算，一般都借助于WAsP和WindFarmer两个软件。具体步骤如下。1、确认风电场可用土地的界限。2、结合地形、地表粗糙度和障碍物等，利用风电场测站所测的并经过订正的测风资料，在风电场范围内绘制出一定轮毂高度的风能资源分布图。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之三：风电机组微观选址3、根据微观选址的基本原则和风电场的风能资源分布图，拟定若干布置方案（不同间距），并用软件对各方案进行优化，必要时用手工调整机位。4、对各方案的发电量、尾流影响、投资差异及其它相关因素进行经济技术综合比较，确定最终的布置方案，绘制风电机组布置图。风能资源测量与评估风电场可研风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之四：风电场发电量计算在确定了风电场拟安装的机型、轮毂高度、风电机组的位置后，即可计算风电场的年上网电量。计算的方法步骤如下：风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之四：风电场发电量计算风电场发电量计算要准备的资料有：数字化地形图。比例为1：5万或1：2.5万。范围：距离任一机位5km。若有大的水面，则距离任一机位至少10km。范围太小，影响计算精度。等高距小于20m。经过订正的场址测站的风速风向数据和测站的位置s风速计高度。这些数据在风能资源评估时已经做出来。选定机型的功率曲线s推力曲线。从风电机组制造厂家可以得到这些曲线。场址内障碍物的大小s尺寸s位置和孔积率。利用WAsPsWINDFARMERsWINDPROsMRTEDYN软件进行计算。风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之四：风电场发电量计算从理论电量（已经考虑尾流影响和空气密度折减）到实际上网电量的折减：1、可利用率折减。一般根据厂家的保证取95％，即减去5％。2、功率曲线保证折减。一般根据厂家的保证取95％，即减去5％。3、叶片污染折减。根据场址的空气状况取98％－99％，即减去1％－2％。4、控制和湍流强度折减。根据风向变化幅度和湍流强度的大小，在92％－98％取值，即减去2％－8％。5、气候影响折减。根据场址内由于气温、积冰、台风等天气的影响而不能发电造成的电量损失比例折减。6、损耗和厂用电折减。参照类似已建工程估算折减系数。7、根据场址的具体情况，作其它折减（如大型风电场尾流影响、风电场限电损失等）。经过修正和折减以后，得到各风电机组年上网电量。汇总各风电机组年上网电量，可得到风电场的年上网电量风能资源测量与评估风电场可研风电场可研阶段专题之四：风电场发电量计算•建议风电场发电量计算应采取多种方法进行相比对比验证。除了上述用软件计算方法外，建议多参考周围风电场的实际发电量情况，并根据风资源情况不同风电