微观选址对低风速山地风电场收益影响分析-北极星风力发电网

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对于复杂地形下的低风速风电场来说，机位排布恰当与否直接影响项目建成投产后的风能资源利用率、风电场年发电量、项目收益等。如何实现在低风速复杂山地风电场中用更少的投资获得更大的收益是一个值得深入探究的问题，而微观选址是风电机组排布过程中非常关键的环节。在微观选址过程中不断优化方案可降低风电场的投资，提升整个项目的收益率。本文以一个南方低风速复杂山地风电场为例，通过在微观选址过程中不断精耕细作，多方案比选，锁定最优排布方案，从而降低整个项目的投资，提升收益率。

微观选址方案及布机原则

风电场微观选址工作涉及了气象、地质、交通、电力等诸多领域，在微观选址之前要根据风电场的风能资源条件初步排布机位，明确风电机组布置原则。根据《风电场工程规划报告编制办法》《风电场场址选择技术规定》及近年来编制的项目建议书、可研报告、初设报告的相关经验，在进行风电场的设计及建设前，为便于今后的设计、建设工作顺利开展，需落实如下建场条件：

（1）矿藏分布图：是否存在压覆矿及采空区；

（2）所在区域土地属性分布（基本农田、一般农田、荒地、草地、林地等）；

（3）所在区域及其附近地上、地下文物分布；

（4）所在区域交通（公路）现状图及规划资料；

（5）所在区域旅游区、景点相关资料；

（6）所在区域自然保护区、候鸟迁徙路线相关资料；

（7）所在区域军事设施分布情况；

（8）所在区域民居分布情况；

（9）所在区域电力线路、设施分布情况。

在落实建场条件之后，即可在排除以上限制性因素的区域内进行机位排布。风电场通过风电机组把风能转化为电能，风流经过叶轮后速度下降并产生紊流，在沿着风向经过一定距离之后风速才会恢复。因此，在布置风电机组时，应使沿着主导风能的风电机组距离越大越好。但是，这样会使宝贵的风能资源和土地资源得不到合理利用，还增加了机组间电缆和道路的长度，使得投资增加，而获得的发电量并不是很多，降低了整个风电场的经济性。因此，在布置风电机组时，关键是寻找投资和资源开发利用量的结合点，恰当平衡两者的关系，同时还要根据实际的地形和地域情况，因地制宜地优化布置。布置原则为：

（1）首先应充分考虑场址内盛行风向、风速等风况条件。在同等风况条件下，应优先考虑那些地形地质条件良好且便于运输安装的场地进行布置。

（2）进行多方案比选，精细调整机位，在投资、建设安装难度、发电效益方面取得最佳平衡，努力提高综合效益，减少投资成本，降低建设安装难度，提高发电量，争取风电场综合效益最优化。

（3）避免无效机位。如项目场址内农田、村庄较多，预计在土地、林地、环保、水土保持、村民利益等方面会遇到较多限制。在设计中需全面考虑地类、环保、水土保持等要求，避免无效机位，做好预备方案，尽量减少机位调整，特别是大规模的调整。

（4）合理集中机位。如果分散布置风电机组，虽可获得相对较高的发电量，但线路、道路较长，建设安装难度较大，反而降低了综合效益。因此，在综合考虑线路、道路、建设安装难度等问题并保证发电量的前提下，集中机位以取得发电量、线路、道路、建设安装难度的最佳平衡，降低投资，提高风电场的综合效益。

微观选址及优化

微观选址作业分为内业和外业两个阶段，首先是进行内业工作，接着在内业工作的基础上进行外部作业。微观选址外业工作完成后，再根据项目具体情况不断优化，从而得到科学合理的机位排布方案。

微观选址内业的工作内容包括：

（1）综合考虑风电场地形、地表粗糙度、障碍物等，并合理选用风电场各测风塔的测风数据，利用风能资源仿真计算软件进行流场模拟；

（2）根据风电场风能资源分布情况和具体地形条件，兼顾单机发电量和风电机组间的相互影响，拟定若干个风电机组布置方案，对风电机组布置进行比选优化；

（3）从发电量、道路与线路路径、安装平台选取等方面进行技术经济比较，选定风电机组最终布置方案，绘制出风电机组布置图。

微观选址外业工作主要为确定各机位的现场条件，综合考虑风能资源、地质、交通运输、施工、输变电、工程规模、远期规划、地方政府意见等方面。根据各风电机组机位现场条件，对部分机位进行优化微调，对少数不满足建设条件的机位进行调换，最终确定风电机组机位，并在现场定桩标记。

微观选址外业工作完成后，应对现场确定的机位进行风能资源分析复核，确保所定机位合理。同时要根据业主反馈意见、风电机组生产厂家复核结果进行调整，以最终确定机位。

微观选址是一项反复迭代、不断调整优化的工作，也是一项需要进行全过程质量管理的工作，只有在每一环节进行细致的计算分析，不厌其烦地作方案对比，才能得到科学合理的机位布置方案。微观选址工作流程如图 1 所示。

案例分析

本文以一个南方低风速山地风电场为例，采用如上所述的复杂地形下的精细化微观选址方法进行机位排布。

一、项目概况

该项目位于江西省南部，场区地形为低山和丘陵，属于罗霄山系诸广山余脉，海拔 260 ～ 530m。场区内山势连绵起伏，沟壑较多，植被茂密，乔木、灌木、草坡混杂，沟壑内有较多农田、村庄分布。本期工程装机容量 30MW，安装单机容量 2MW 的风电机组 15 台。此项目有 5 座测风塔，测风塔及风电机组位置如图 2 所示，测风塔配置如表 1 所示。

二、风能资源分析

通过分析该风电场的测风塔数据， cft01、cft02、cft03、cft04、cft05 测风塔的80m高度代表年风速分别为5.11m/s、 4.84m/s、5.09m/s、5.23m/s、4.64m/s，风功率密度分别为 140W/m²、131W/m²、 144W/m²、168W/m²、104W/m²。风电场全年盛行风向相对集中，基本位于 N、S 扇区，也分布在 NNW 扇区，盛行风向为北风、南风；风能密度分布集中程度较高，基本集中于 N、S、 NNW 扇区，全年盛行风向和风能密度分布方向基本一致，有利于风能的开发利用。cft01、cft02、cft03、cft04、 cft05 测风塔各高度标准空气密度下的 50 年一遇最大风速均小于 37.5m/s，80m 高度 15m/s 风速区间的平均湍流强度分别为0.14、0.12、0.13、0.12、0.11，符合国际电工协会 IEC61400-1（2005）标准关于ⅢB类风电机组的等级要求。因此，该风电场既可以采用Ⅲ B 类及以上等级的风电机组，也可以采用 S 类风电机组。

三、精细化微观选址

在可研阶段时，F01 － F03 机位排布在风电场的东侧（绿色机位）， F01 － F03 机位点距离其他机位较远。在风电场初步设计阶段，深入研究了此风电场的地形及风能资源特性，对比分析了不同轮毂高度的多种机型比选方案。评价一种方案的优劣，不能仅从发电量和等效利用小时来考虑，应以综合经济指标予以评价。除发电量，风电机组的价格、塔筒、基础、箱变、线路、道路以及变电所等也都是影响机型方案选择的重要因素。通过对比分析发现：在前期方案中，整个风电场的道路、集电线路成本较高，从而会增加整体投资，降低项目的抗风险能力。综合考虑以上微观选址优化方法，结合经济性分析得出了优化方案，即将原来在风电场东侧较远处的 F01 － F03 号机位舍弃，在北侧较近的地方选取 3 个机位，重新进行风电场设计。

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