第3章风电场设计-1(宏观选址)

风力发电场第3章风电场设计（教学课件）第3章风电场设计3.1风电场宏观选址3.2风电机组选型3.3风电场微观选址3.4风电场电气系统设计3.5风电机组基础设计3.6风电场财务评价3.1风电场宏观选址•基本概念•影响因素•基本原则•方法步骤3.1风电场宏观选址（基本概念）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。3.1风电场宏观选址（影响因素）影响因素风能资源和其它相关气候条件地形和交通运输工程地质接入系统其它社会政治和经济技术因素3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.1风能资源丰富，风能质量好建设风电场最基本的条件是要有高质量的风能资源，年平均风速一般应大于5m/s，风功率密度一般应大于150W/m2，风功率密度大于3级。尽量有稳定的盛行风向，以利于机组布置风速的日变化和年变化与当地的负荷曲线相匹配，风速的日变化和季节变化较小，降低对电网的冲击。3.1风电场宏观选址（基本原则）风功率密度是风电场风能资源评估的综合指标。3.1风电场宏观选址（基本原则）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，为了减小湍流的影响，在选址时要尽量使风力发电机组避开粗糙的地表面或高大的建筑物。若条件允许，风力发电机组的轮毂高度应高出附近障碍物至少8至10m，距障碍物的距离应为5到10倍障碍物高度气象灾害少（台风、雷电、沙暴、覆冰、盐雾等）3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.2电网接入条件并网风电场场址应尽量靠近电网，从而减少线损和送出成本。选址时应根据电网的容量和结构确定风电场的建设规模。风电场总容量不应大于电网总容量的5%。额定电压/kV输送容量/MW输送距离/km额定电压/kV输送容量/MW输送距离/km352～1020～50330200～800200～600603.5～3030～1005001000～1500150～85011010～5050～1507502000～2500500以上220100～500100～300——————表3-2各级电压线路的一般输送容量和输电距离3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.3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应收集候选场址处有关基本农田、压覆矿产、军事设施、文物保护、风景名胜以及其他社会经济等方面的资料，选址时注意避开3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.4具备交通运输和施工安装条件交通运输条件港口、公路、铁路等应满足风电机组、施工机械和其它设备、材料的进场要求；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，大多数场址需要拓宽现有道路并新修部分道路以满足设备的运输；在风电场选址时，应了解候选风场周围交通运输情况，对风资源相似的场址，尽量选择那些离已有公路较近，对外交通方便的场址，以利于减少道路的投资。3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.4具备交通运输和施工安装条件施工安装条件应首先收集候选场址周围地形图，分析地形情况；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；地形复杂，不利于设备的运输、安装和管理，装机规模也受到限制，难以实现规模开发，场内交通道路投资相对也大。3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.5地理及地质情况（保证工程安全）地理位置要远离强地震带、火山频繁爆发区、洪涝灾害区，以及具有考古意义及特殊使用价值的地区；考虑空气密度的影响；应远离人口密集区，以减小风电场对人类生活等方面的影响（如运行噪声及叶片飞出伤人等）：应使居民区的噪声小于45dB(A)大型风电场应远离居住区至少500m3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.5地理及地质情况（保证工程安全）地质情况风电场选址时要考虑所选定场地的土质情况，如是否适合深度挖掘（塌方、出水等）、房屋建设施工、风力发电机组施工等，要有能详细反映该地区水文地质条件的资料并依照工程建设标准进行评定；风电机组基础的位置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机组基础的要求，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。3.1风电场宏观选址（基本原则）3.1.6地形条件地形因素要考虑风电场址区域的复杂程度场址地形单一，则对风的干扰低，风力发电机组运行在较好状态；反之，地形复杂多变，产生扰流现象严重，对风力发电机组出力及安全运行均不利。3.1风电场宏观选址（基本原则）风电场最好在平坦地形建设平坦地形：在4km~6km半径范围内，场址周围地形的高度差小于50m；并且地形高长比小于0.03（即3%坡度）；还要考虑建筑物和防护林带等地面障碍物对其附近气流的扰动作用。3.1.6地形条件3.1风电场宏观选址（基本原则）避开鸟类的迁徙路径、侯鸟和其它动物的停留地或繁殖区风力发电机并不总是对大量夜间飞行的鸟类构成致命危险；相比之下，无线电和电视转播塔以及它们成千上万的拉索对鸟类所造成的危害更大；噪声对留鸟的影响较大，驱赶和惊扰效应。3.1.7满足环境保护的要求3.1风电场宏观选址（基本原则）和居民区保持一定距离，避免噪声、叶片阴影及电磁干扰从噪声影响和安全考虑，单台风力发电机组应远离居住区至少200m，而对大型风电场来说，这个最小距离应增至500m；旋转叶片的影子是否可能投射到附近建筑物上，造成光影闪动干扰正常生活、工作和学习；旋转的风电机叶片可能反射电磁波，对电视信号、无线电导航系统、微波传输等产生影响。3.1.7满足环境保护的要求3.1风电场宏观选址（基本原则）减少耕地、林地、牧场等的占用，防止水土流失；此外风电场选址时应避开自然保护区以及珍稀动植物地区等；场址内树木应尽量少，以便在建设和施工过程中少砍伐树木。3.1.7满足环境保护的要求3.1风电场宏观选址（方法步骤）方法一在已建风电场周围未开发区域寻找备选场址根据已建风电场的发电情况，判断新风电场的开发前景方法二向有关部门（如发改委、气象部门、电力部门）或经验丰富人士咨询方法三根据中国气象科学研究院等有关部门绘制的全国或地区风能资源分布图，选择风能资源丰富区作为备选场址方法步骤—确定备选场址3.1风电场宏观选址（方法步骤）风电场宏观选址的方法步骤确定备选场址现场考察风能资源测量场址比选3.1风电场宏观选址（方法步骤）方法四借助地形图从地形图上可以判别发生较高平均风速的典型特征是：走向和主风向平行的隘口和峡谷高原和台地比较突出的山脊和山峰海岸岛屿的迎风和侧风角方法步骤—确定备选场址3.1风电场宏观选址（方法步骤）方法步骤—现场考察确定备选场之后，需要通过现场考察来进一步核实，考察的内容有:风能的大小咨询当地气象部门，并搜集相关气象资料听取当地居民的描述察看有无风成地貌（旗形树等）土地的可用性地形地貌、地质交通运输电网情况初步确定测风塔的位置3.1风电场宏观选址（方法步骤）方法步骤—现场考察“旗形树”植物因长期被风吹而导致枝干偏向一边。主风向明显地区的树的变形程度与年平均风速相关性较强干盐湖、沙丘和其他风成地貌地表物质会因风而移动和沉积，形成干盐湖、沙丘和其他风成地貌，表明附近存在固定方向的强风。如山的迎风坡岩石裸露，山的背风坡砂砾堆积。3.1风电场宏观选址（方法步骤）方法步骤—现场考察通过考察以后，综合风能资源和其它建设条件，排除那些不具备一项或多项建设条件的地点，如风能很小、接入系统造价很高甚至无法解决等，即可确定若干个备选场址。3.1风电场宏观选址（方法步骤）方法步骤—风能资源的测量测风塔的位置与数量测量参数测风塔测量仪器注意事项足够数量的测风塔、足够数量的传感器、足够长的测量时间提高测量数据的完整性和可靠性经常到现场检查及时下载、整理和保存数据3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）叶片损坏的9台风力发电机组位于中等海拔高度地形相对复杂的山丘地带，复杂地形和台风都会使湍流强度增加，加剧作用在叶片上的脉动载荷和结构动态响应。叶片损坏的风电机组上记录的数据表明：瞬时极大风速为44.9m/s~50.7m/s。3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）地理位置、地形和交通条件地理位置主要影响运输、电网接入等；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，复杂地形正好相反；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；比较解决交通所需的工程量。3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）工程地质条件（比较基础处理的难易程度）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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3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）接入系统条件（并入电网条件）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3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）各候选风电场标准状态下的总发电量在候选风电场场址内初选某一种风力发电机组机型，根据地形、安装方法、各风电场风况特征，对各候选风电场的风力发电机组进行布置并计算其在标准状态下的总发电量。3.1宏观选址（方法步骤—场址比选）其它因素当地政府和居民对在该地区建风电场的态度；用地方面：有无其它用途、是否涉及到建筑物拆迁、鱼塘、耕地、林地的占用，地下有无矿产；环保方面：是否涉及到自然保护区、文化遗产、风景名胜，对动植物、居民有无不良影响；总装机容量：较大的装机容量可以摊低道路、接入系统等固定成本；投资：初步做出各场址的投资估算。3.1风电场宏观选址风电场的场址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，前面只是介绍了一些重要因素，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。总结