风电场宏观选址、微观选址讲座

2020/5/251风电场宏观选址、微观选址及相关软件刘文峰[e-mail]很高兴有机会与大家共同讨论，请多提宝贵意见2020/5/252主要内容风电场宏观选址风电场微观选址机型比选风电场年上网电量的计算WAsP软件和WindFarmer软件2020/5/253风电场宏观选址基本概念影响因素基本原则方法步骤2020/5/254风电场宏观选址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。2020/5/255风电场宏观选址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。2020/5/256风电场宏观选址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。2020/5/257风电场宏观选址基本原则2、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。3、满足联网要求联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。2020/5/258风电场宏观选址基本原则4、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。2020/5/259风电场宏观选址基本原则4、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。2020/5/2510风电场宏观选址基本原则5、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。2020/5/2511风电场宏观选址基本原则6、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2020/5/2512风电场宏观选址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。2020/5/2513风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定寻找备选场址的第一种途径：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。2020/5/2514风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定寻找备选场址的第二种途径：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人士咨询。2020/5/2515风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定寻找备选场址的第三种途径：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。2020/5/25162020/5/2517风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定中国气象科学研究院朱瑞兆等利用1961—1970年的气象资料，根据有效风能密度和利用小时数等指标，结合天气气候特点、自然地形和水体等，将全国风能划分为4个大区和30个类型区。2020/5/2518风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定其中东南沿海、山东、辽东沿海及其海上岛屿区，内蒙古北部、松花江下游区为风能丰富区（Ⅰ）；东南沿海沿岸和渤海沿海区，三北的北部区，青藏高原区为风能较丰富区（Ⅱ）；两广沿海区，大小兴安岭山地区，东北长白山向西经华北平原到我国西端是风能可利用区（Ⅲ）。云贵川和南岭地区，雅鲁藏布江和昌都地区，塔里木盆地西部地区为风能欠缺区（Ⅳ）。2020/5/2519风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定上述的分区，仅为全国范围对陆地的宏观划分，没有把海域考虑进去。由于当时利用的是气象站10米高的风速数据，而现在的风电场一般远离气象站，机组的轮毂高度至少也在40米以上，所以某一风电场场址的风能资源不一定严格符合上述分区。就一个省或更小的范围选址来讲，更多的是要借助地形图。2020/5/2520风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定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。2020/5/2521风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定为了核实场址条件，应该尽快组织对场址的实地考察。考察的内容主要是风能的大小，同时至少包括：·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2020/5/2522风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定为了核实场址条件，应该尽快组织对场址的实地考察。考察的内容主要是风能的大小，同时至少包括：·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2020/5/2523风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定考察风能的大小，主要通过：–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2020/5/2524风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定风成地貌例子：–“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。–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。2020/5/2525风电场宏观选址方法步骤1、备选场址的确定通过考察以后，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，转入下一步工作：风能资源测量。2020/5/2526风电场宏观选址方法步骤2、风能资源测量风能资源测量是一项很重要的工作。主要指导文件为GB/T18709-2002《风电场风能资源测量方法》。这部分另有专家讲授，我谈两点工作体会。（1）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。2020/5/2527风电场宏观选址方法步骤2、风能资源测量（2）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。2020/5/2528风电场宏观选址方法步骤2、风能资源测量（3）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。用无线方式接收数据的，还要保证及时向通讯公司交费。安排责任心强、接受过培训的人员负责这项工作，是重要的保证措施之一。2020/5/2529风电场宏观选址方法步骤2、风能资源测量经过至少1年的测量，数据有效数据完整率达到90％以上，即可进入下一步：场址比选。2020/5/2530风电场宏观选址方法步骤3、场址比选根据DL/T5067-1996《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。2020/5/2531风电场宏观选址方法步骤3、场址比选风能资源按照GB/T18710-2002《风电场风能资源评估方法》进行评估，这里不再详述之。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。2020/5/2532风电场宏观选址方法步骤3、场址比选比较各场址的地形和交通条件。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。复杂多变的地形则正好相反。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。2020/5/2533风电场宏观选址方法步骤3、场址比选比较各场址的工程地质条件。比较基础处理的难易程度。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。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。2020/5/2534风电场宏观选址方法步骤3、场址比选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。2020/5/2535风电场宏观选址方法步骤3、场址比选除上述因素外，还应考虑：–当地政府和居民对在该地区建风电场的态度。–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。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。2020/5/2536风电场宏观选址方法步骤3、场址比选–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。–电价。预计项目能够争取到的电价。2020/5/2537风电场宏观选址方法步骤3、场址比选以上因素，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。2020/5/2538风电场宏观选址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。前面只是择其要者作了一下简单介绍。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。2020/5/2539风电场微观选址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布置方案，使风电场获得较好的发电量。2020/5/2540风电场微观选址基本原则1、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。2020/5/2541风电场微观选址基本原则2、尽量减小风电机组之间尾流影响。国外有研究成果表明，对单台风电机组，在距风轮2D－3D的顺风中心线处，风速减少35％－45％；在距风轮8D处，风速减少10％。尾流的直径在距风轮8D－10D为2.6D-2.8D。对于行距为8－11D，列距为2－3D的布置，第二排的能量损失在10ｍ／ｓ时为8－20％。在平坦地区进行的7行布置的风电场的测量，其行距为9D，列距2D，第七排比第一排能量约损失20％。2020/5/2542风电场微观选址基本原则值得注意的是，多行多列布置的能量损失，和地形、地面粗糙度也有关系，所以上述试验只是给我们一个概念。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。2020/5/2543风电场微观选址基本原则一般而言，机组布置的行距为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。2020/5/2544风电场微观选址基本原则3、避开障碍物的尾流影响区。在风电场中有时会碰到障碍物。障碍物的尾流的大小和强