風電場宏觀選址微觀選址培訓課件風電場場址選擇是否合理將直接決定場內風力發電機組的發電量，進而對整個風電場的經濟效益產生重要影響27/31/2023風電場選址是一個復雜的問題，一般可分為宏觀選址和微觀選址兩個階段主要內容37/31/2023風電場宏觀選址風電場微觀選址機型比選風電場年上網電量的計算風電場宏觀選址47/31/2023基本概念影響因素基本原則方法步驟風電場宏觀選址57/31/2023基本概念風電場宏觀選址即風電場場址選擇。

是在一個較大的地區內，通過對若干場址

的風能資源和其它建設條件的分析和比較，確定風電場的建設地點、開發價值、開發

策略和開發步驟的過程，是企業能否通過

開發風電場獲取經濟利益的關鍵。風電場宏觀選址67/31/2023影響因素１．風能資源和其它相關氣候條件

２．地形和交通運輸３．工程地質

４．接入系統５．其它社會政治和經濟技術因素。風電場宏觀選址77/31/2023基本原則1、風能資源豐富，風能質量好年平均風速一般應大于5m/s，風功率密度一般應大于

150W/m2。盡量有穩定的盛行風向，以利于機組布置。風速的日變化和季節變化較小，降低對電網的沖擊。垂直風剪切較小，以利于機組的運行，減少機組故障。風電場宏觀選址87/31/2023基本原則1、風能資源豐富，風能質量好湍流強度較小，盡量減輕機組的振動、磨損，延長機組壽命。湍流強度超過0.25，建風電場就要特別慎重。為了減小湍流的影響，在選址時要盡量使風力發電機組避開粗糙的地表面或高大的建筑物。若條件允許，風力發電機組的輪轂高度應高出附近障礙物至少8至10m，距障礙物的距離應為5到10倍障礙物高度氣象災害少（臺風、雷電、沙暴、覆冰、鹽霧等）風電場宏觀選址97/31/2023基本原則2、符合國家產業政策和地區發展規劃場址是否已作其它規劃，或和規劃中的其它項目有矛盾。應收集候選場址處有關基本農田、壓覆礦產、軍事設施、文物保護、風景名勝以及其他社會經濟等方面的資料，選址時注意避開風電場宏觀選址107/31/2023基本原則3、滿足聯網要求聯網是風電場實現銷售收入的必要條件。應盡量靠近電網，減少線損和送出成本。小型風電項目要盡量靠近10~35kV電網

大型風電項目要盡量靠近110~220kV電網根據電網的容量、結構，確定建設規模與電網是否匹配。風電場宏觀選址117/31/2023基本原則4、具備交通運輸和施工安裝條件港口、公路、鐵路等應滿足風電機組、施工機械和其它設備、材料的進場要求風能資源豐富的地區一般都在比較偏遠的地區，如山脊、戈壁灘、草原、海灘和海島等，大多數場址需要拓寬現有道路并新修部分道路以滿足設備的運輸在風電場選址時，應了解候選風場周圍交通運輸情況，對風資源相似的場址，盡量選擇那些離已有公路較近，對外交通方便的場址，以利于減少道路的投資風電場宏觀選址127/31/2023基本原則5、地理及地質情況（保證工程安全）地理位置要遠離強地震帶、火山頻繁爆發區、洪澇災害區，以及具有考古意義及特殊使用價值的地區考慮空氣密度的影響應遠離人口密集區，以減小風電場對人類生活等方面的影響（如運行噪聲及葉片飛出傷人等）應使居民區的噪聲小于45dB(A)

大型風電場應遠離居住區至少500m風電場宏觀選址137/31/2023基本原則地質情況風電場選址時要考慮所選定場地的土質情況，如

是否適合深度挖掘（塌方、出水等）、房屋建設施工、風力發電機組施工等，要有能詳細反映該地區水文地質條件的資料并依照工程建設標準進行評定風電機組基礎的位置持力層的巖層或土層應厚度較大、變化較小、土質均勻、承載力能滿足風電機機組基礎的要求，最好是承載力強的基巖、密實的壤土或黏土等，并要求地下水位低，地震烈度小風電場宏觀選址147/31/2023基本原則6、地形條件地形因素要考慮風電場址區域的復雜程度場址地形單一，則對風的干擾低，風力發電機組運行在較好狀態反之，地形復雜多變，產生擾流現象嚴重，對風力發電機組出力及安全運行均不利風電場最好在平坦地形建設平坦地形：在4km~6km半徑范圍內，場址周圍地形的高度差小于50m；并且地形高長比小于0.03（即3%坡度）還要考慮建筑物和防護林帶等地面障礙物對其附近氣流的擾動作用風電場宏觀選址157/31/2023基本原則7、滿足環境保護的要求避開鳥類的遷徙路徑、侯鳥和其它動物的停留地或繁殖區。和居民區保持一定距離，避免噪聲、葉片陰影擾民。減少耕地、林地、牧場等的占用。風電場宏觀選址167/31/2023基本原則8、滿足投資回報要求盡力較低的投資和運營成本，獲得較高的利潤風電場宏觀選址177/31/2023方法步驟1、備選場址的確定在一個較大范圍內，如全國或一個省，一個縣或一個電網轄區內，確定幾個可能建設風電場的區域。風電場宏觀選址187/31/2023方法步驟1、備選場址的確定尋找備選場址的第一種途徑：全國已經建成了很多風電場。有些風電場附近還有未開發的區域。根據已建風電場的發電情況，判斷新風電場的開發前景。這是尋找備選場址的捷徑。風電場宏觀選址197/31/2023方法步驟1、備選場址的確定尋找備選場址的第二種途徑：有些地區已進行過風能資源的調查。可向有關部門如發改委、氣象部門、電力部門或建設經驗豐富的人士咨詢。風電場宏觀選址207/31/2023方法步驟1、備選場址的確定尋找備選場址的第三種途徑：中國氣象科學研究院和部分省區的有關部門繪制了全國或地區的風能資源分布圖，按照風功率密度和有效風速出現小時數進行風能資源區劃，標明了風能豐富的區域，可用于指導宏觀選址。217/31/2023風電場宏觀選址227/31/2023方法步驟1、備選場址的確定中國氣象科學研究院朱瑞兆等利用

1961—1970年的氣象資料，根據有效風能密度和利用小時數等指標，結合天氣氣候特點、自然地形和水體等，將全國風能劃分為4個大區和30個類型區。風電場宏觀選址237/31/2023方法步驟1、備選場址的確定其中東南沿海、山東、遼東沿海及其海上島嶼區，內蒙古北部、松花江下游區為風能豐富區（Ⅰ）；東南沿海沿岸和渤海沿海區，三北的北部區，青藏高原區為風能較豐富區（Ⅱ）；兩廣沿海區，大小興安嶺山地區，東北長白山向西經華北平原到我國西端是風能可利用區（Ⅲ）。云貴川和南嶺地區，雅魯藏布江和昌都地區，塔里木盆地西部地區為風能欠缺區（Ⅳ）。風電場宏觀選址247/31/2023方法步驟1、備選場址的確定上述的分區，僅為全國范圍對陸地的宏觀劃分，沒有把海域考慮進去。由于當時利用的是氣象站10米高的風速數據，而現在的風電場一般遠離氣象站，機組的輪轂高度至少也在40米以上，所以某一風電場場址的風能資源不一定嚴格符合上述分區。就一個省或更小的范圍選址來講，更多的是要借助地形圖。風電場宏觀選址257/31/2023方法步驟1、備選場址的確定從地形圖上可以判別發生較高平均風速的典型特征是：－走向和主風向平行的隘口和峽谷；－高原和臺地；－比較突出的山脊和山峰；－海岸；－島嶼的迎風和側風角。風電場宏觀選址267/31/2023方法步驟1、備選場址的確定為了核實場址條件，應該盡快組織對場址的實地考察。考察的內容主要是風能的大小，同時至少包括：土地的可用性地形地貌、地質交通運輸電網情況初步確定測風塔的位置風電場宏觀選址277/31/2023方法步驟1、備選場址的確定為了核實場址條件，應該盡快組織對場址的實地考察。考察的內容主要是風能的大小，同時至少包括：土地的可用性地形地貌、地質交通運輸電網情況初步確定測風塔的位置風電場宏觀選址287/31/2023方法步驟1、備選場址的確定考察風能的大小，主要通過：咨詢當地氣象部門，并搜集相關氣象資料。聽取當地居民的描述察看有無風成地貌風電場宏觀選址297/31/2023方法步驟1、備選場址的確定風成地貌例子：“旗形樹”。植物因長期被風吹而導致枝干偏向一邊。主風向明顯地區的樹的變形程度與年平均風速相關性較強。地表物質會因風而移動和沉積，形成干鹽湖、沙丘和其他風成地貌，表明附近存在固定方向的強風。如山的迎風坡巖石裸露，山的背風坡砂礫堆積。風電場宏觀選址307/31/2023方法步驟1、備選場址的確定通過考察以后，綜合風能資源和其它建設條件，排除那些不具備一項或多項建設條件的地點，如風能很小、接入系統造價很高甚至無法解決等，即可確定若干個備選場址，轉入下一步工作：風能資源測量。風電場宏觀選址317/31/2023方法步驟2、風能資源測量風能資源測量是一項很重要的工作。主要指導文件為GB/T18709-2002《風電場風能資源測量方法》。這部分另有專家講授，我談兩點工作體會。（1）必須在測風階段給予足夠的投入。立足夠數量的測風塔。安裝足夠數量的傳感器。測量足夠長的時間。風電場宏觀選址327/31/2023方法步驟2、風能資源測量（2）測風塔的位置和數量一定要在地形圖上先確定，再到現場調整并最終確定。否則容易可能造成測風塔之間的位置疏密不一。風電場宏觀選址337/31/2023方法步驟2、風能資源測量（3）提高測量數據的完整性和可靠性。要經常檢查數據，經常到現場檢查儀器，及時發現問題。傳感器裝上以后，經常會因為缺電、沙塵、積冰、支撐桿彎曲甚至斷裂等造成數據

的丟失或失真。用無線方式接收數據的，還要

保證及時向通訊公司交費。安排責任心強、接

受過培訓的人員負責這項工作，是重要的保證

措施之一。風電場宏觀選址347/31/2023方法步驟2、風能資源測量經過至少1年的測量，數據有效數據完整率達到90％以上，即可進入下一步：場址比選。風電場宏觀選址357/31/2023方法步驟3、場址比選根據DL/T5067-1996《風力發電場項目可行性研究報告編制規程》，應比較以下內容：風能資源和相關氣象條件、地形和交通條件、工程地質條件、接入系統條件。風電場宏觀選址367/31/2023方法步驟3、場址比選風能資源按照GB/T18710-2002《風電場風

能資源評估方法》進行評估，這里不再詳述之。相關氣象條件要提出氣溫、沙塵、鹽霧、雷電、冰雹、雨（霧）凇、臺風對風電機組、發電量、工程施工等的影響。還應初步選擇一種機型，

比較各場址的年發電量。風電場宏觀選址377/31/2023方法步驟3、場址比選比較各場址的地形和交通條件。地形平坦單一，有利于減小湍流強度，有利于風電機組的場內運輸、擺放，有利于吊裝機械和其它施工機械的作業。復雜多變的地形則正好相反。交通條件主要比較風電機組的運輸條件和運輸距離，同時要考慮施工機械的進場、有無橋涵需要加固，有無道路或彎道需要加寬、改造。比較解決交通所需的工程量。風電場宏觀選址387/31/2023方法步驟3、場址比選比較各場址的工程地質條件。比較基礎處理的難易程度。在風電場選址時，應盡量選擇較場址穩定，地震烈度小，工程地質和水文地質條件較好的場址。作為風電機組基礎持力層的巖層或土層應厚度較大、變化較小、土質均勻、承載力能滿足風電機組基礎的要求。風電場宏觀選址397/31/2023方法步驟3、場址比選比較各場址的接入系統條件。比較各場址和現有變電站的距離，是否需要新建、改建變電站，線路的電壓等級，電網的結構、容量。風電場宏觀選址407/31/2023方法步驟3、場址比選除上述因素外，還應考慮：當地政府和居民對在該地區建風電場的態度。用地方面：當地是否已將場址規劃為其它用途，或附近有無和建風電場沖突的項目。是否涉及到建筑物拆遷，魚塘、耕地、林地的占用，地下有無礦產。風電場宏觀選址417/31/2023方法步驟3、場址比選環保方面：是否涉及到自然保護區、文化遺產、風景名勝，對動植物、居民有無不良影響。總裝機容量。較大的裝機容量可以攤低道路、接入系統等固定成本。投資。初步做出各場址的投資估算。電價。預計項目能夠爭取到的電價。風電場宏觀選址427/31/2023方法步驟3、場址比選以上因素，要定量分析和定性分析相結合，以定量分析分析為主。對各場址進行綜合技術經濟比較，可以綜合評分，但最好作出初步的財務評價，然后對各場址進行綜合排序，確定開發策略和開發步驟。風電場宏觀選址437/31/2023風電場場址的選擇是一項復雜的工作，涉及到經濟技術、自然地理、社會政治、

環境保護等諸多方面。前面只是擇其要者

作了一下簡單介紹。在選址時應進行深入

細致的調查研究，編寫風電場選址專題報

告。風電場微觀選址447/31/2023風電場微觀選址即風電機組位置的選擇。通過對若干方案的技術經濟比較，確定風電場風電機組的布置方案，使風電場獲得較好的發電量。風電場微觀選址457/31/2023基本原則1、盡量集中布置。集中布置可以減

少風電場的占地面積，充分利用土地，在

同樣面積的土地上安裝更多的機組；其次，集中布置還能減少電纜和場內道路長度，

降低工程造價，降低場內線損。風電場微觀選址467/31/2023基本原則2、盡量減小風電機組之間尾流影響。國外有研究成果表明，對單臺風電機組，在距風輪2D－3D的順風中心線處，風速減少35％－45％；在距風輪8D處，風速減少10％。尾流的直徑在距風輪8D－10D為2.6D-2.8D。對于行距為8－11D，列距為2－3D的布置，第二排的能

量損失在10

ｍ／ｓ時為8－20％。在平坦地區進行的7行布置的風電場的測量，其行距為9D，列距2D，第七排比第一排能量約損失20％。風電場微觀選址477/31/2023基本原則值得注意的是，多行多列布置的能量損失，和地形、地面粗糙度也有關系，所以上述試驗只是給我們一個概念。要減小尾流影響，就要增加風電機組之間的距離。這和集中布置的原則是矛盾的。方案比較就要在矛盾中尋求最優。風電場微觀選址487/31/2023基本原則一般而言，機組布置的行距為3D-5D，列距為5D-9D。單行風電場的風電機最小

列距為3D，多行風電場的風電機最小列距為5D。風向集中的場址列距可以小一些。風向分散的場址列距就要大一些。多行布置時，呈梅花形布置尾流影響要小一些。風電場微觀選址497/31/2023基本原則3、避開障礙物的尾流影響區。在風電場中有時會碰到障礙物。障礙物的尾流的大小和強弱與其大小和體型有關。研究表明，對于無限長的障礙物，在障礙物下風向40倍障礙物高度，上方2倍障礙物高度的區域內，是較強的尾流擾動區。風電機組的布置必須避開這一區域。風電場微觀選址507/31/2023基本原則4、滿足風電機組的運輸條件和安裝條件。在平坦地形條件下，滿足這一原則是很容易的的。在山區，滿足這一原則經常有難度。要根據所選機型需要的運輸機械和安裝機械的要求，機位附近要有足夠的場地能夠作業和擺放葉片、塔筒，道路有足夠的坡度、寬度和轉彎半徑使運輸機械能到達所選機位。風電場微觀選址517/31/2023基本原則5、視覺上要盡量美觀。在與主風能

方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。行間平行，列距相同。行距大于列距發電

量較高，但等距布置在視覺上較好。追求

視覺上的美觀，會損失一定的發電量，因

此在經濟效益和美觀上，也要有一定的平

衡。風電場微觀選址527/31/2023方法步驟風電機組的布置和發電量的計算，一般都借助于WAsP和WindFarmer兩個軟件。具體步驟如下。1、確認風電場可用土地的界限。2、結合地形、地表粗糙度和障礙物等，利用風電場測站所測的并經過訂正的測風資料，在風電場范圍內繪制出一定輪轂高度的風能資源分布圖。風電場微觀選址537/31/2023方法步驟3、根據微觀選址的基本原則和風電

場的風能資源分布圖，擬定若干布置方案，并用軟件對各方案進行優化。4、對各方案的發電量、尾流影響、投資差異及其它相關因素進行經濟技術綜合比較，確定最終的布置方案，繪制風電機組布置圖。機型比選547/31/2023風電機組按是否接入電網電網分為離網型和并網型兩類。我們所討論的風電機組，如果沒有特殊說明，一般是指并網型風電機組。機型比選557/31/2023并網型風電機組經過幾十年的發

展，基本上淘汰了一些不實用、技術

有缺陷或者不具備商業價值的形式，

形成了現在最常見的水平軸、3葉片、上風向、管式塔的統一模式。風電界

對機組形式的的認識不再有大的分歧。風力發電機組朝著大型化、高效率的

方向快速發展。機型比選567/31/2023各種機型的優缺點1、定槳距風電機組定槳距風電機組的葉片安裝好以后不能轉動，靠葉片的失速來調節功率的輸出，額定風速較高。其優點：1.機械結構簡單，易于制造；２.控制原理簡單，易于實施；３.故障率較低。缺點：１.額定風速高，風輪轉換效率低；２.轉速恒定，機電轉換效率低；３.葉片復雜，重量大，制造較難，不宜作大風機。機型比選7/31/2023各種機型的優缺點2、變槳距風電機組變槳距技術主要解決了風能轉換效率低的問題。三各葉片可以根據風速大小轉動，使風對葉片的攻角始終保持最佳角度，提高了風輪轉換效率。變槳距風電機組的優點：１.提高了風能轉換效率,更充分利用風能；２.葉片相對簡單，重量輕，利于造大型風機。缺點：１.變槳機構復雜，控制系統也較復雜；２.出現故障的可能性增加。57機型比選587/31/2023各種機型的優缺點3、變速恒頻風電機組變速恒頻技術將風輪的轉速做成可變的，采用雙饋式發電機，通過控制使發電機在任何轉速下都始終工作在最佳狀態，機電轉換效率達到最高，輸出功率最大，而頻率不變。變速恒頻風機的優點：１.機電轉換效率高。缺點：１.電機結構較為復雜；２.風輪轉速和電機控制較難。機型比選597/31/2023各種機型的優缺點3、變槳變速風電機組變槳變速風電機組將變槳和變速恒頻技術同時應用于風電機組，使其風能轉換效率和機電轉換效率都同時得到提高。變槳變速風電機組的優缺點優點：發電效率高,超出定槳距風機10%以上。缺點：機械、電氣、控制部分都比較復雜。機型比選607/31/2023機型比選的主要因素1、滿足場址的氣候條件。在GB

18451.1－2001

idt

IEC

61400-1：1999《風力發電機組

安全要求》中，根據輪轂高度的年平均風速、50年一遇10分鐘平均最大風速

、湍流強度等將風電機組分為4個等級，同時還有一個特殊設計的S級。應根據場址的風況選擇安全等級的級別。此外還應根據氣溫范圍確定選用標準型或低溫型機組。沿海和海島地區，需注意是否對防腐和絕緣性能提出特殊要求。機型比選7/31/2023機型比選的主要因素2、注意場址的交通運輸條件的制約。3、順應風電機組發展趨勢。盡量選用較大的單機容量較大的、采用變槳變速技術的機型，以減少風電機組的數量，增加發電量，從而減少土地面積的占用和吊裝次數，提高經濟效益，同時避免將來因廠家停產而難以找到備品備件。大型機組一般采用了更高的輸出電壓。高電壓輸出能夠降低線損和電纜造價從而降低建設和運行成本。61機型比選627/31/2023機型比選的主要因素4、價格。主要包括風電機組的價格及其基礎的費用。單機容量不同時還應比較配套設備和設施的費用。5、售后服務。廠家有無專門的服務機構和服務設施，其它用戶對廠家的評價。機型比選637/31/2023機型比選的方法步驟1、根據交通運輸條件和安裝條件，確定單機容量的范圍。2、根據氣候條件，確定幾種備選的機型。3、用WAsP軟件將幾種備選機型作初步布置，計算出其理論發電量。4、對各備選機型及其配套費用作投資估算。其中風電機組的價格用最新的招標價格計算。機型比選647/31/2023機型比選的方法步驟5、計算各備選機型的度電成本、千瓦投資等指標。6、結合各備選機型的特征參數、結構特點、控制方式、成熟性、先進性、售后服務等進行綜合的技術經濟比較，確定機型。風電場年上網電量的計算657/31/2023在確定了風電場擬安裝的機型、輪轂高度、風電機組的位置后，即可計算風電場的年上網電量。計算的方法步驟如下。風電場年上網電量的計算667/31/20231、計算各風電機組標準狀態下的理論發電量。手工計算是相當煩瑣的，這里略去不談，因為一方面限于時間篇幅，另一方面現在可以用軟件計算了。需要準備的資料有：（1）數字化地形圖。比例為1：5萬或1：2.5萬。范圍：距離任一機位5km。若有大的水面，則距離任一機位至少10km。范圍太小，影響計

算精度。等高距小于20m。風電場年上網電量的計算677/31/2023經過訂正的場址測站的風速風向數據和測站的位置、風速計高度。這些數據在風能資源評估時已經做出來。選定機型的功率曲線、推力曲線。從風電機組制造廠家可以得到這些曲線。場址內障礙物的大小、位置和孔積率。風電場年上網電量的計算7/31/2023WAsP軟件會用的人已經比較多了，

掌握起來也不難。這里我著重談幾個問題。地形圖。圖幅要足夠大。WAsP軟件的編寫人員建議圖幅要大于10×10km2。等高線一定要認真輸入和檢查，避免交叉。全部位于圖幅內的等高線要閉合。山峰和

山脊的高程要特別標示出來。粗糙度線。粗糙度線是有方向的。

在輸入時，根據粗糙度西的前進方向，分

左右兩側輸入，兩側一般不同。和等高線

一樣，全部位于圖幅內的粗糙度線要閉合。68風電場年上網電量的計算697/31/2023障礙物和粗糙度如何區分。假設物體的高度為h。如果興趣點（風速計或風電機組的輪轂處）到物體的水平距離小于50h且高度小于3h，則物體作為障礙物處理；如果興趣點（風速計或風電機組的輪轂處）到物體的水平距離大于50h或高度大于3h，則物體作為粗糙度的一個元素處理。風電場年上網電量的計算707/31/20232、尾流影響修正。軟件的8.0以上版本可以