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风电场选址的基本要素

(2014-07-29 10:57:50)
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分类: 电力知识专栏

    风电场的经济效益取决于风能资源、电网连接、交通运输、地质条件、地形地貌和社会经济等多方面因素。为此,风电场选址除主要考虑气象方面的参数外,还要综合考虑包括场址所在地对电网要求、交通、地质、环境、电力等诸多因素。

1、风能资源丰富

建设风电场最基本的条件是要有能量丰富、风向稳定的风能资源。故风电场场址要选在风能资源丰富、可利用率高的地区。

一是要选在风能好的地区。这个地区年平均风速较高;风功率密度大;风频分布好;可利用小时数高。即年平均风速大于6.0~7.0m/s,30m高度处的年有效风力小时数在6000h左右,风功率密度达到250W/㎡以上。

二是要选在风向基本稳定的地区,即主要有一个或两个盛行主风向的地区。盛行主风向是指出现频率最多的风向。风向单一对风力发电机组排列有利,考虑因素少,排布相对简单。风向不固定,给大数量机组排列带来不便。要获得较好的发电效益,就要多方面考虑机组的最佳排布方案,为场址微观设计增加了难度。在风向玫瑰图中,主导风向在30%以上,可以以为是比较稳定的。风向稳定可以增大风能的利用率、延长风力发电机组的寿命。

三是要选择风速变化小的地区,尽量不要有较大的风速日变化和季节变化。

四是要选在风湍流强度小的地区。大气的不稳定和表面的粗糙会产生风的湍流,无规律的湍流使风力发电机组产生振动,叶片受力不均引起部件机械磨损。湍流强度过大会使风力发电机组振动受力不均,缩短风力发电机组使用寿命,甚至会损坏风力发电机组。湍流还减少了可利用的风能,影响发电机组的发电效益。为此,选址时尽量避开上风方向地形起伏和障碍物较大的地区,即湍流强度值不超过0.25.

2、并网条件好

并网型风力发电机组需要向电网输送电能,场址选址时,一要考虑电网容量,避免风电并网输出随机变化对电网的破坏。一般情况下,风电场的总容量不宜大于电网总容量的5%;还要尽可能靠近电网,以降低并网工程投资及减少输电线路损耗,满足电压降要求。

3、交通便利

风电场构成设备的特殊性决定了风电场交通运输的重要性。单机容量150kW的风力发电机组机舱重约56t,叶片长40m左右,为此,场址设计时一定要考虑运输路段及桥梁的承重是否适合,设备供应运输是否便利等,运输公路至少要达到三、四级公路标准。

4、气象和环境影响小

风电场尽可能选在不利气象和环境条件影响小的地区。近海区域要重视台风侵袭,要求风力发电机组有足够的强度和抗倾覆能力;要考虑盐雾的强腐蚀性对机组金属部件的侵蚀;要重视高山严寒地区冰冻、雷暴、高湿度等气象条件对风电场运行可能产生的不利影响。如测风仪的风杯结成冰球,导致测风数据不准,传感器输送信号失误,控制系统则发出错误指令,将严重影响机组运行;高湿度对电气设备绝缘产生的不利影响等。

风电场选址应避开雷电活动剧烈地区。某一风电场统计结果显示,风力发电机组的叶片被雷电击中率达4%左右,而其它通信电气元件被击中率更高达20%。遭受雷击后叶片和电气系统一般均会受到不同程度的损坏,严重的会导致停运。

风电场对生态环境有一定的影响,如对鸟类有伤害、会破坏草原植被、产生噪音及电磁干扰等。场址设计时要考虑到这些因素,尽量避开候鸟迁移路线;尽量减少破坏草原和占用植被;新修山地公路要注意挖填平衡,防止水土流失;场址要远离居民区至少2km以外,避免噪声及风轮旋转时带动空气振动对居民身心造成的危害。

5、地形、地理条件适宜

一般来说,风电场的投资成本正常情况下需要十年左右收回,所以场址选址要充分考虑地形因素、地质情况和地理位置。地形因素包括多山区、密林区、平原区和水域区等。地形单一,对风的干扰低,机组运行无干扰;反之地形复杂,产生扰流现象严重,机组运行状态差,发电效率低。选址时要考虑所选场地的土质情况,是否适合深度挖掘、土建施工等,要有详细的反映选址的水文地质资料,并依照工程建设标准进行评定。风电场选址要远离强地震带、火山频繁爆发区及具有考古意义和特殊使用价值的地区。

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