风电场宏观选址及微观选址

风电场宏观选址及微观选址主要内容•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软件风电场宏观选址•基本概念•风电场场址选址技术规定•风力发电场宏观选址程序•宏观选址条件•宏观选址具体方法步骤风电场宏观选址•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。风电场宏观选址—风电场宏观选址风电场场址选址技术规定《风电场场址选择技术规定》（国家发展改革委2003年9月30日发布发改能源[2003]1403号）第一章总则第二章工作内容和深度第三章工作成果从三章共九条阐述了统一和规范风电场场址选择的内容、深度和技术要求风电场宏观选址-风电场宏观选址程序•风力发电场宏观选址程序可以分三个阶段进行。1.参照国家风能资源分布区划，首先在风能资源丰富区内候选风能资源区，每个候选区应具备以下特点：有丰富的风能资源，在经济上有开发利用的可行性：足够的面积；具备良好的场地形、地貌。2.将候选风能资源区再进行筛选，以确定其中有开发前景的场址。在这个阶段，非气象学因素，比如交通、通信、联网、土地投资等因素对该场址的取舍起着关键的作用。（以上筛选工作须收集当地气象站的有关气象资料，灾害性气候频发的地区应该总点分析其建场的可能行）风电场宏观选址-风电场宏观选址程序3.对准备开发建设的场址进行具体分析，做好以下工作。①进行现场测风，取得足够精确的数据。至少取得一年的完整测风资料，以便对风机发电量进行精确估算。②确保风能资源特性与待选风力发电机组设计的运行特性相匹配。③进行场址初步工程设计，确定开发建设费用。④确定风力发电机组输出对电网系统的影响。⑤评价场址建设、运行的经济效益。⑥对社会效益进行评价。风电场宏观选址-选址条件1.风能质量好建设风力发电场最基本的条件就是要有丰富、风向稳定的风能资源，因此场址选在风能质量好的地区。风能质量好的地区应满足以下条件。a)年平均风速较高。一般平均风速达到6m/s以上。b)风功率密度大。年平均风功率密度大于300W/m2。c)风频分布好。d)可利用小时数高。风速3-25m/s的小时数在5000h以上。风电场宏观选址-选址条件2.容量系数大容量系数Cf是指风机的年度电能净输出，也就是在真实负荷条件下的年度电能输出除以风机额定电容与全年运行的8760h的乘积，即：风力发电场要选址于容量系数大于0.3的地区将会有明显的经济效益。风电场宏观选址-选址条件3.风向稳定一般来说，根据气候和地理特征，某一地区基本上只能有一个或者两个盛行主风向且几乎方向向反，这种风向对风机排布有利。但是，也有可能出现风况较好，但没固定盛行风向，这种情况对飞机排布会带来较多不便。选址考虑风向影响时，可根据风向玫瑰图和风能玫瑰图和风能玫瑰图来选址盛行主风向如左图风向玫瑰图，其主导风向在30%以上的地区可以上的地区可以认为是风向稳定区。风电场宏观选址-选址条件4.风速变化小风力发电选址时尽量不要选址有较大的风速日变化和季节变化的地区。我国属于季风气候，东海家风大，夏季风小。但是在我过北部和沿海地地区。由于和海陆的关系，风速变化较小，在最小月份只有4-5m/s。风电场宏观选址-选址条件5.风机高度范围内锤子切变小。风机选址时要考虑地面粗糙度引起的不同风轮廓线，当风垂直切变非常大时，对风力发电机组运输十分不利。风电场宏观选址-选址条件6.湍流强度小由于风是随机的，加之场地表面粗糙和附件障碍物影响，由此产生的无规则的湍流会给风机带来无法预计的危害：减小了可利用风能；是风机产生振动，缩短风机寿命。因此，在选址时，要尽量使风机避开粗糙地表或高大障碍物。所以在建风力发电场时，要避开上风向地形有起伏和障碍物较大的地区。13风电场宏观选址-选址条件7.尽量避开灾害性天气频繁出现地区。在选址中，应对某些对风机有影响的灾害天气予以考虑，灾害性天气包括强暴风、雷电、沙暴、夜冰、盐雾等。但是，选址时，有时不可避免地要将风机安装在这些地区，此时，在进行风机设计时就应该将这些因素考虑进去，要对历年来出现的冰冻、沙尘情况及出现频率进行统计分析，并在风机设计时采取相应措施。风电场宏观选址-选址条件8.尽可能靠近电网。要考虑电网现有容量、结构极其可容的最大容量以及发电场的上网规模与电网是否匹配的问题。风力发电场应尽可能靠近电网，从而建设电损和电缆铺设成本。风电场宏观选址-选址条件9.交通方便要考虑所选定的风场交通运输情况，设备供应运输是否便利，运输路段及桥梁承载是否合适风机运输车辆等。风场的交通便利是否将影响风场建设。风电场宏观选址-选址条件10.对环境的不利影响最小通常，风场对动物特别是对飞禽及鸟类有伤害，对草原和树林也有些损害。为了保护生态，在选址时应尽量避开鸟类飞行路线，候鸟及动物停留地带及动物筑巢区，尽量减少占用植被面积。风电场宏观选址-选址条件11.地形、地质、地理位置情况①地形情况要考虑风场区域的复杂程度，地形单一，风机无干扰的在最佳状态运行；反之地形复杂多变，产生扰流现象严重，对风机出力不利。②地质情况风场选址时要考虑选定场址的土质情况，如是否适合探度挖掘（塌方、出水等），房屋建设施工、风机基础施工等。要详细的反映该地区的水文地质资料，并依照工程建设标准进行评定。③地理位置从长远看，风场选址要原来地震带、火山频繁爆发区以及具有考古意义及特殊使用价值地区。另外，风机运行会产生噪音，风场应远离人口密集区。风电场宏观选址-选址条件12.温度、气压、湿度及海拔温度、气压、湿度及海拔的变化都会引起空气密度的变化从而改变了风功率密度，由此改变风机的发电量。风电场宏观选址-方法步骤1、备选场址的确定①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。风电场宏观选址-方法步骤1、备选场址的确定②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。风电场宏观选址1、备选场址的确定③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。2020/7/2123风电场宏观选址上述的分区，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。风电场宏观选址•步骤1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。风电场宏观选址•步骤2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风电场宏观选址•步骤3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–察看有无风成地貌风电场宏观选址-选址条件风电场宏观选址•步骤4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。2020/7/2130风电场宏观选址•步骤5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：测风塔安装对风能资源进行测量。2020/7/2132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。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。风电场微观选址•基本原则1、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％。风电场微观选址•基本原则2、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。风电场微观选址•基本原则3、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。风电场微观选址•基本原则4、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。风电场微观选址•基本原则5、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。风电场微观选址•方法步骤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。风电场微观选址•方法步骤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，并用软件对各方案进行优化。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。2020/7/2142