風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)及應(yīng)注意的問(wèn)題

李慶慶 王家元

摘要：作為風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系著風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的質(zhì)量。而要想保證風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的質(zhì)量，就必須要高度重視風(fēng)電場(chǎng)的選址。本文就針對(duì)風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)以及需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了具體的研究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電工程;設(shè)計(jì);重要環(huán)節(jié);注意;問(wèn)題

近幾年，隨著全球礦產(chǎn)資源數(shù)量的逐漸減少，風(fēng)力發(fā)電的方式也開(kāi)始受到了各方面的關(guān)注，作為人口大國(guó)，我國(guó)政府也開(kāi)始注意到了風(fēng)力發(fā)電這種經(jīng)濟(jì)節(jié)能的方式。我國(guó)政府已經(jīng)明確做出指示，要重視太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生資源的開(kāi)發(fā)和使用。而隨著我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)數(shù)量的逐年增加，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的選址、開(kāi)發(fā)策略、開(kāi)發(fā)的方式等也開(kāi)始受到了電力企業(yè)的關(guān)注，本文就對(duì)此進(jìn)行具體的研究。

1風(fēng)電工程的選址原則

1.1風(fēng)電工程宏觀選址的基本原則

第一，要選擇風(fēng)能資源豐富的地區(qū)。風(fēng)電工程選擇的地址需要具有較高的風(fēng)速，一般情況下每秒的風(fēng)速一般不得小于5米，每立方米的風(fēng)功率密度必須要高于150W[1]。所選地區(qū)的風(fēng)向需要盡可能地保持穩(wěn)定，提升機(jī)組布置位置的效率。一天的不同時(shí)段的風(fēng)速變化和一年不同季節(jié)的風(fēng)速變化要盡可能地保持穩(wěn)定，降低風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響。

第二，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)位置的選擇一定要充分考慮國(guó)家的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，符合國(guó)家制定的產(chǎn)業(yè)政策。

第三，要能夠充分滿(mǎn)足并網(wǎng)的需要。風(fēng)電場(chǎng)的選址距離電網(wǎng)不宜太遠(yuǎn)，降低電能輸送過(guò)程中電路的磨損以及電力輸送的成本。要考慮到電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和容量，風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模要符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，切忌貪多求大，造成資源的浪費(fèi)。

第四，要方面施工和交通工具的通行。風(fēng)電場(chǎng)的選址必須要具備良好的交通條件，施工設(shè)備、風(fēng)電機(jī)組、施工需要的其他材料、設(shè)備都要通過(guò)交通工具運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，因此必須要保證材料運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)車(chē)輛能夠正常通行。場(chǎng)內(nèi)要有施工材料、設(shè)備存放的條件，進(jìn)而保證工程能夠順利開(kāi)展。

第五，要有較高的投資回報(bào)率。

第六，工程的建設(shè)不能以破壞環(huán)境為代價(jià)，要在保護(hù)好環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)電工程建設(shè)。

1.2風(fēng)電工程微觀選址的基本原則

風(fēng)電機(jī)組的布置要盡量集中，盡可能的減少風(fēng)電場(chǎng)的占地面積。采取集中布置風(fēng)電場(chǎng)的方式，盡可能地縮短場(chǎng)內(nèi)道路和電纜的長(zhǎng)度，節(jié)約工程的成本，降低在電力傳輸過(guò)程中線(xiàn)損的速度。

2并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)型的選擇

2.1并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)型選擇的基本原則

第一，要符合風(fēng)電場(chǎng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件?！讹L(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全要求》根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所在地區(qū)的年平均風(fēng)速、年最大風(fēng)速、湍流強(qiáng)度等指標(biāo)將風(fēng)電機(jī)組劃分成了4個(gè)安全等級(jí)，針對(duì)特殊的設(shè)計(jì)還特別劃分出了一個(gè)S級(jí)[2]。在選擇并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)型的過(guò)程中，必須要考慮到風(fēng)電場(chǎng)選址的安全等級(jí)，此外，還需要考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，北方地區(qū)可以考慮選用低溫型機(jī)組，南方地區(qū)則可以考慮選用標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組。而在沿海地區(qū)，由于氣候比較濕潤(rùn)，在選擇風(fēng)電機(jī)型的時(shí)候還需要考慮到絕緣和防腐等方面的問(wèn)題。

第二，要滿(mǎn)足風(fēng)電場(chǎng)址的交通運(yùn)輸問(wèn)題。

第三，要能夠滿(mǎn)足風(fēng)電機(jī)組的未來(lái)發(fā)展要求。在選擇并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)型的過(guò)程中，要盡量選擇使用了變漿變速技術(shù)的機(jī)型，單機(jī)需要有較大的容量，這樣，在滿(mǎn)足當(dāng)?shù)赜秒娏啃枨蟮那疤嵯?，盡可能地減少風(fēng)電機(jī)組的數(shù)量，縮小風(fēng)電場(chǎng)的面積，進(jìn)而有效地降低風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本。

第四，風(fēng)電機(jī)型的價(jià)格也是工程設(shè)計(jì)人員必須要考慮的一個(gè)十分重要的因素。價(jià)格主要包括風(fēng)電機(jī)組整體以及相關(guān)的配套設(shè)備的支出，價(jià)格過(guò)高，會(huì)直接抬高工程的造價(jià)，價(jià)格過(guò)低，要考慮設(shè)備的質(zhì)量。

第五，售后問(wèn)題。要綜合考量其他用戶(hù)對(duì)廠家售后的評(píng)價(jià)，看廠家是否有專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)售后服務(wù)的部門(mén)。

2.2并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)型選擇的步驟以及需要注意的問(wèn)題

第一，要考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，很據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r確定備選機(jī)型。

第二，在正式確定備選機(jī)型之前，可以使用WASP軟件對(duì)發(fā)電量進(jìn)行初步的估算，看發(fā)電量能否滿(mǎn)足當(dāng)?shù)匾约爸苓叺貐^(qū)的用電需求。

第三，要做好備選機(jī)型以及相應(yīng)配套機(jī)型的預(yù)算，計(jì)算發(fā)電量以及投入的產(chǎn)出比。

3對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的上網(wǎng)電量進(jìn)行計(jì)算的方法

3.1對(duì)風(fēng)電場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的理論發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算

現(xiàn)階段，風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量一般情況下都是使用WASP軟件進(jìn)行估算，按照適當(dāng)比例進(jìn)行折減之后就是風(fēng)電場(chǎng)的上網(wǎng)電量。在正式開(kāi)始計(jì)算之前，需要做好以下的準(zhǔn)備工作：

第一，要準(zhǔn)備好數(shù)字化地圖。地圖邊界距離任意發(fā)電機(jī)組的距離不得小于5千米，而如果機(jī)位附近有水源，則距離不得少于10千米，盡可能地保證計(jì)算的精度[3]。

第二，側(cè)風(fēng)站測(cè)量出來(lái)的風(fēng)向、風(fēng)速、高度等都需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的修正。

第三，要提前和風(fēng)電機(jī)組的廠家取得聯(lián)系，明確選定機(jī)型的推力曲線(xiàn)、功率曲線(xiàn)。

第四，風(fēng)電場(chǎng)范圍內(nèi)的障礙物的體積?？紫堵?、位置等都會(huì)影響發(fā)現(xiàn)的速率。

做好以上幾項(xiàng)工作之后，就可以對(duì)風(fēng)電場(chǎng)年理論發(fā)電的數(shù)量進(jìn)行測(cè)算。

3.2在計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)電量的過(guò)程中需要注意的問(wèn)題

第一，在輸入粗糙度線(xiàn)的過(guò)程中，要盡可能地從西方的位置開(kāi)始輸入。此外，輸入完畢之后，要對(duì)輸入的粗糙度線(xiàn)進(jìn)行檢查，保證輸入的粗糙度線(xiàn)是閉合的狀態(tài)。

第二，地圖的大小要合理。要保證圖幅的面積，在輸入等高線(xiàn)的過(guò)程中一定要認(rèn)真進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)等高線(xiàn)交叉的問(wèn)題，此外，輸入的等高線(xiàn)必須要是閉合的狀態(tài)，尤其要將山脊和山峰的高程標(biāo)注出來(lái)。

第三，可以利用軟件進(jìn)行尾流影響的修正。如果使用的是WASP8.0以上的版本，技術(shù)人員就可以直接利用軟件測(cè)算尾流影響的系數(shù)，在此技術(shù)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電量進(jìn)行折減，而對(duì)于尾流修正的工作，也可以直接通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行。

第四，要對(duì)空氣的密度進(jìn)行必要的修正。由于風(fēng)電場(chǎng)地區(qū)的空氣密度和和普通地區(qū)的空氣密度普遍存在較大的差異，因此在對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的上網(wǎng)電量進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，需要對(duì)空氣的密度的進(jìn)行必要的修正，才能有效地提升計(jì)算的精度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅要考慮到宏觀的問(wèn)題，在細(xì)節(jié)的問(wèn)題上也需要給予更多的關(guān)注。本文結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，提出了一些在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，希望能為各位同仁提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張吉薇.風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量管理研究[D].華北電力大學(xué)，2015.

[2]楊德清，喬兵，李威杰，王景濤，王強(qiáng).風(fēng)電工程可研階段設(shè)計(jì)策劃的幾點(diǎn)總結(jié)[J].風(fēng)能，2014（03）：54-57.