风电场可行性研究报告-5风电机组选型、布置及风电场发电量估算

风电机组选型、布置及风电场发电量估算批准：宋臻核定：董德兰审查：刘玮校核：吉超盈编写：刘登峰吉超盈风电机组选型、布置及风电场发电量估算5.1风力发电机组选型在风电场的建设中，风力发电机组的选择受到风电场自然环境、交通运输、吊装等条件制约。在技术先进、运行可靠、满足国产化的前提下，应根据风电场风况特征和风电机组的参数，计算风电场的年发电量，选择综合指标最佳的风力发电机组。5.1.1建设条件北大桥第三风电场位于河西走廊的西段，风力资源十分丰富，以东风的风向和风能频率最高，盛行风向稳定；场址位于疏勒河右岸（北岸），属北山山系山前倾斜冲洪积平原的戈壁滩地貌，地势开阔，地形平缓，便于风机安装。根据本风电场测风资料分析，4738-1304#测风塔2007.6.13～2008.6.13测风数据计算得到风电场场址70m高度风功率密度分布如图5.1所示，4738-3597#测风塔2007.6.13～2008.6.13测风数据计算得到风电场场址70m高度风功率密度分布如图5.2所示。图中用颜色深浅表示风能指标高低，颜色越深风能指标越好，颜色越浅风能指标越差。由图5.1、图5.2可见，该风电场场址地势开阔，地形平坦，风能指标基本一致。根据4738-1304#测风数据统计，用WASP9.0软件计算预装风电机组轮毂高度得到：70m年平均风速为7.27m/s，平均风功率密度为439W/m2，威布尔参数A=8.2，k=1.84；根据4738-3597#测风数据统计，用WASP9.0软件计算预装风电机组轮毂高度得到：70m年平均风速为7.68m/s，平均风功率密度为519W/m2，威布尔参数A=8.6，k=1.83。4738-1304#测风塔70m高度风速主要集中在3.0m/s～11.0m/s，占全年的69.87％，12.0m/s～20m/s风速段占全年的20.0%，而小于3.0m/s和大于21.0m/s的风速约占全年的12.54％；4738-1304#测风塔70m高度风速主要集中在3.0m/s～11.0m/s，占全年的66.14%,12.0m/s～20.0m/s风速段占全年的20.79%，而小于3.0m/s和大于21.0m/s的风速约占全年的12.83%，3.0m/s以下无效风速少,无破坏性风速，年内变化小，全年均可发电。风电场61.5m～70m高度50年一遇极大风速50.7m/s～51.4m/s,湍流强度介于0.05～0.07。根据国际电工协会IEC61400-1（2005）标准判定该风电场在风机选型上可选用适合安全等级IECⅢ及其以上的风机。测风塔70m风功率密度分布图图5.2北大桥第三风电场4738-3597#测风塔70m风功率密度分布图机组招标为了开发利用酒泉地区丰富的风能资源，加快甘肃省酒泉地区千万千瓦级风电基地建设，增加能源供应、优化能源结构、保护环境、实现可持续发展具有重要作用。同时，为培育和促进风电设备的国产化能力，本风电场所需风电机组按照国家关于促进风电设备国产化的要求统一进行集中招标采购。即在国家发改委和甘肃省发展和改革委员会的统一指导和监督下，由项目业主作为招标人，中设国际招标有限责任公司作为招标代理，采用公开招标的方式择优选择风电机组制造商。本项目于2008年5月20日正式对外发标，2008年6月20日在北京国宏宾馆公开开标，共有金风、华锐、东汽、运达等十几家投标人按时递交了投标文件。本次评标采用综合评价法。即通过评标委员会打分的形式对投标人的投标方案从评标价格、经验业绩、设备性能、技术服务和交货进度等五个方面进行综合评审。具体实施包括以下几个步骤：（1）初步评审；（2）详细评审；（3）澄清；（4）汇总排序并推荐中标人。（1）初评情况审查所有投标文件的投标函、投标有效期、投标保证金、法定代表人授权书等，检查所有投标文件的完整性，并对投标人的供货范围、资格/资信证明文件、风电机组本地化率、风电机组本地化方案、风电机组总装方案、风电机组重点部件制造商同意供货的有效证明等内容进行了审核。（2）详评情况根据评标原则，评标委员会分别从评标价格、经验业绩、设备性能、技术服务和交货进度等五个方面对进入详评的各投标方案进行了综合评审和打分。（3）澄清情况为有助于投标文件的审查、评价和比较，在评标过程中，就部分商务和技术问题分别向投标人进行了澄清。（4）评标结果汇总通过初评，推荐本次投标的金风、华锐、东汽三家投标人进行下阶段谈判。详细评标内容详见评标报告。（5）确定中标人通过谈判，本次招标中标人为华锐科技公司，即134台华锐SL1500/82风机。机组选型根据本次风机招标推荐厂家，本阶段对东汽的FD77B，华锐科技公司的SL1500/77和SL1500/82，新疆金风公司的GW77/1500和GW82/1500kW进行分析比较。机型特征参数如下：叶片数：3片额定功率：1500kW风轮直径：77～82m切入风速：3m/s切出风速：20～22m/s额定风速：10.3～12.5m/s安全风速：52.5～59.5m/s轮毂高度：61.5m～70m根据北大桥4738-1304#测风塔测风数据，按照行距9D、列距4.5D（D为风机叶轮直径）的原则分别布置不同类型的风电机组，按风机厂提供的当地空气密度1.093kg/m3状况下功率曲线采用WASP9.0软件分别计算各风电机组理论发电量，并按综合折减系数24%(GW82/1500、SL1500/82综合折减系数26%)计算年上网电量，参照本次招标各风电机组的报价情况，对推荐的5种机型分别进行了技术经济比较，结果见表5.1。表5.1北大桥第三风电场各方案技术经济比较表序号项目单位方案1方案2方案3方案4方案5华锐SL1500/77华锐SL1500/82东汽FD77B/1500金风GW77/1500金风GW82/15001装机容量MW2012012012012012单机容量kW150015001500150015003台数台1341341341341344叶片直径m77827777825轮毂高度m657061.565706年利用小时数h223323902239235724267理论发电量万kW.h64411.670882.864732.368075.571611.48尾流影响后发电量万kW.h59062.864921.459217.862327.465896.89年上网电量万kW.h44887.748041.945005.547368.848763.610工程静态投资万元188484.67190635.5190225.32195516.85200845.40华锐SL1500/82东汽FD77B/1500金风GW77/1500金风GW82/150011工程动态投资万元195232.44198209.7197029.89202496.11208009.3512主机综合造价元/kW5899605161796398639813单位千瓦投资（静态/动态）元/kW9377/97139484/98619464/98029727/100749992/1034914单位电度投资（静态）元/kW.h4.1993.9684.2274.1284.11915经济性排序41532备注：表中投资概算采用2008年二季度价格水平，只作为风机选型方案比较。由表5.1可看出，各方案的单位电度投资均在3.968～4.227元/kW.h之间，相差不大，此三家风机厂家均为目前国内知名厂家，在招标过程中已充分考虑了业绩和供货能力等因素。因此，本次以招标确定的方案2（SL1500/82）为本报告的设计依据，即134台华锐SL1500/82风机。5.1.4风力发电机组的技术指标比较推荐机型风力发电机机组主要技术参数见表5.2，初选机型风力发电机标准空气密度（1.225kg/m3）的功率曲线及推力系数曲线表见表5.3，初选机型风力发电机当地空气密度（1.093kg/m3）的功率曲线及推力系数曲线表见表5.4。初选机型风力发电机功率曲线见图5.3，初选机型风力发电机推力系数曲线见图5.4。机组数据额定功率(kW)1500功率调节方式变浆变速调节直径(m)82.9切入风速(m/s)3.0额定风速(m/s)10.5切出风速(m/s)20.0极限风速(m/s)59.5运行温度（ºC）-30～+45ºC对风方向上风向2.叶片制造厂家/型号中材科技40.25叶片数3叶轮转速（rpm）9.7～19扫风面积(m2)53983.发电机制造厂家/型号双馈异步发电机额定功率(kW)1520输出电压(V)690额定转速(rpm)1800/1000～2000功率因素容性0.95～感性0.9防护等级IP544.机舱和塔架机舱(t)（不包括叶轮）55.614叶片(t)3×6.3轮毂(t)16.642塔架类型锥型钢筒塔架高度（m）70塔架重量(t)121.5初选型标准空气密度（1.225kg/m3）下功率曲线及推力系数曲线表风速华锐SL1500/77华锐SL1500/82东汽FD77B/1500金风GW77/1500金风GW82/1500(m/s)推力系数功率(kW)推力系数功率(kW)推力系数功率(kW)推力系数功率(kW)推力系数功率(kW)31.010423.7931.106364.4661.1011.0668619.641.0006226.8640.86748758.970.91458172.160.93490.8649974.500.8260990.0650.760131136.130.789601164.670.821340.80723153.950.79249183.2960.723584243.3750.792174300.020.812630.80727272.050.79255323.0670.725561398.9950.79468489.30.814330.80725437.330.79258518.7880.727903611.9950.796901749.90.776550.80726658.070.79258779.3690.729344888.4850.7360031064.30.709130.76413932.210.731051086.98100.6929271206.380.6706871395.90.6411580.688201215.710.664571415.55110.6151500.610.4804181500.60.5713670.611901492.350.464431500.00120.4196041500.610.3496991500.60.4414930.408781500.00.339281500.00130.316121500.610.2681061500.60.3315000.307941500.00.260531500.00140.2482771500.610.2121031500.60.2615000.241701500.00.206301500.00150.2002231500.610.171651500.60.2115000.194761500.00.167051500.00160.1648161500.610.1415061500.60.1715000.160061500.00.137791500.00170.13791500.610.11