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风力发电场答案1


第一章 风电场: 风力发电场是将多台并网型风力发电机组安装在风力资源好的场地, 按照地形和主 风向排成阵列,组成机群向电网供电; 美国:19 世纪 80 年代开始发展新能源,石油危机以后政府鼓励发展可再生能源,后 1986 年优惠政策中止,新能源出于徘徊期,20 世纪 90 年代后期,新能源开始回升; 欧洲:化石资源相对贫乏,丹麦作为风电发展的先驱,于 19 世纪开始发展风电,德

国对丹 麦的闭锁,促进了丹麦风电的发展; 德国:中等的风能资源,风电规划类似于丹麦,民众参与,土地租赁; 西班牙:良好的风资源,岛国,电网比较薄弱; 印度:严重缺电,化石资源不丰富,13 年风电总装机容量位于世界第五; 中国:1989年山东最先引进丹麦风机,03年以来进入了快速成长期;现状:风资源评估已近 较为成熟,准确度有待进一步提高,陆上以1.5mw机组为主,单机容量逐渐增加,提高塔筒 高度; 2013年中国 (不包括台湾地区) 新增装机容量16088.7MW , 累计装机容91412.89MW , 年增长21.4%; 发展趋势:1海上风电场 2大容量机组 3更准确的风资源评估软件 4接入电网 第二章 风资源测评 测风系统包括:传感器 主机 数据存储装置 电源 安全与保护装置 传感器分为风速传感器、风向传感器、气温传感器、气压传感器和湿度传感器等,用来测量 指定的环境参数; 风能资源测量仪器:风速计,风向计,温度计,压力计 风速计:旋转式(风杯式,螺旋桨叶片式) ,声学,压力式,散热式,激光 杯式风速传感器工作原理: 时间常数: 风吹过风速计时使风速计在经过一个风速的突然变化后恢复到 63%的均衡速度所 需要的最短时间 距离常数:时间常数*平均速度 优点:造价低、耐用,不受风向变化的影响等 缺点:1 风速降低时,由于惯性作用,减速慢 2 对于阵风测量精度低 3 风杯受到的风压力 正比于空气密度,空气密度的变化将会影响测量精度 风向传感器包括:风向袋,风信鸡,风向标; 风向标:一般是由尾翼、指向杆、平衡器及旋转主轴 4 部分组成的首尾不对称的平衡装置; 测风塔分为:圆筒式(拉绳式,自力式) ,桁架式; 测风塔地点选择:1 尽量远离障碍物;否则在盛行风向的下风向与障 2 碍物的水平距离不应 少于障碍物高度的 10 倍 3 应选择在风场主风向的上风向位置 4 选择的位置要具有代表性, 能够代表场址的主要范围 5 要考虑测风塔附近陡峭地形对低层测量的影响 6 要考虑土地利用、 建筑许可、入场道路等因素; 数量:1 一般一个:至少在轮毂高度进行风速、风向测量,一般风资源测试时间为一年 2 复 杂地形条件下需要更多的测量塔; 测风仪在测风塔上的安装: 1 一座测风塔上应安装多层测风仪, 以确定风速随高度的变化 (风 剪切效应)2 至少在 10m 高度和拟安装风力发电机组的轮毂中心高度处各安装一套风速风 向仪 3 温度计、压力计一般安装高度较低,一个风场安装一套即可; 1 上层传感器安装在离塔架顶端至少 0.3m 的位置,以减少塔影效应 2 传感器要安装在单独 的横梁上,支架应水平地伸出塔架以外至少 3 倍桁架式塔架的宽度,或 6 倍圆筒式塔架的

直径 3 传感器安装在塔架主风向的一侧 4 传感器的位置应在支架以上至少 8 倍支架直径的高 度; 评估指标:1 平均风速 2 风功率密度 3 主要风向分布 4 年风能可利用时间 应收集的数据:1 风电场附近气象站、海洋站等长期测站的观测数据 2 风力发电场现场测风 数据; 测风数据处理包括:对数据的验证、订正,并计算评估风能资源所需要的参数; 数据的验证包括:完整性检验(数量,时间顺序) ,合理性检验(范围,相关性,变化趋势 检验) 订正的目的: 根据风场附近长期测站的观测数据, 将验证后的风场测风数据订正为一套反映 风场长期平均水平的代表性数据; 风切变指数:风速在垂直于风向平面内的变化,其大小反映风速随高度增加的快慢; 湍流强度: 风能资源评估中采用的湍流指标是水平风速的标准偏差, 再根据相同时段的平均 风速计算出的湍流强度; 边界层: 几个风速: 评估软件: WAsP WindFarmer(设计和优化集成) WindPRO(评估和设计) Meteodyn

WT (负责地形评估) WindSim(相对复杂地形的选址和评估) WAsP 功能:1、原始测风数据的统计分析 2、生成风能资源分布图 3、用风能资源分布图 推算某点的风况 4、单台风电机组的年发电量计算 5、风电机组的尾流损失,总发电量计算 1WAsP 软件主要针对欧洲的风资源分布特点开发 2 假设风速分布服从 weibull 分布主要适 用于较为平坦的地形,对于复杂地形如坡度较大时, 其计算结论存在较大的误差 3 发电量计算没有考虑非标准状况下,空气密度的变化带来的 发电量偏差 4 数学模型也有一定偏差 风电场宏观选址: 是在一个较大地区内通过对若干场址的多方面的考察后, 选择出风能资源 丰富最有利用价值的过程; 选址原则: 1 风能资源丰富, 风能质量好 2 符合国家产业政策和地区发展规划 3 满足联网要 求 4 具备交通运输和施工安装条件 5 地理及地质情况 6 地形条件 7 满足环境保护的要求 8 满足投资回报要求 选址步骤:1 确定备选场址 2 现场考察 3 风能资源测量 4 场址比选 机组选型原则: 1 质量保证和安全要求 2 制造企业的综合实力 3 满足场址的气候条件 4 顺应 风电机组发展趋势 5 满足场址的交通运输及安装条件 6 经济性比选 7 付款方式、 技术服务和 技术保障 机械选型包括:机械选型和电力系统设计选型;机械部分:水平轴垂直轴,上下风向,叶片 数,传动系统(直驱,齿轮箱,半直驱) ,主轴齿轮箱发电机相对位置(紧凑型,长轴布置 型)功率控制方式:主动失速,被动失速,变桨控制;运行方式:定速,变速,双速; 电气选型包括: 1 风力发电场接入电力系统方案 2 风力发电场主接线 3 风力发电场配电线路 4 风力发电场变电所设备 选型步骤: 1、 根据交通运输条件和安装条件, 结合当前市场的主流, 确定单机容量的范围 2、 根据当地的风资源及气候条件,确定几种备选的机型 3、用 WAsP 软件将几种备选机型作初 步布置,计算出其理论发电量 4、对各备选机型及其配套费用作投资估算。5、计算各备选 机型的度电成本、千瓦投资等指标 6、结合各备选机型的特征参数、结构特点、控制方式、 成熟性、先进性、售后服务等进行综合的技术经济比较,确定机型 微观选址:就是确定每台风力发电机组在风电场的具体位置;优化过程:最大发电量,最小 载荷;

微观选址基本原则: 1 在风功率密度高的地点布置风机 2 尽量集中布置 3 尽量减小机组间的 尾流影响 4 避开障碍物的尾流影响区 5 根据地形选择合适的布机方式 6 需满足机组运输和安 装条件 7 视觉上尽量美观; 需要注意的问题:土地类型避免占用耕地,噪声,光影效应,避开坟地; 一次系统概念:发输变配送相关的设备组成的系统包括:1 风电机组 2 集电系统 3 升压变电 站 4 厂用电系统 要求:可靠性 灵活性 经济性 二次系统概念:对一次设备进行监测,控制,调节,保护及为运行维护人员提供运维工况和 生产指挥信号所需的低压电气设备; 包括主要二次设备(继电器,接触器,控制开关等) ,二次回路,计算机监控系统,保护、 测量和信号,直流系统设计,行政和生产调度通信,风电场场内通信; 塔架基础分类: 几何形状: 圆形方形多边形; 埋置深度: 浅基础, 深基础; 形式: 扩展基础, 桩基础,岩石锚杆; 扩展基础:用于荷载大、地基承载力不足的情形 桩基础:用于地质条件比较差的地方(浅层土质不良) 岩石锚杆:岩石地基上 反应风电场项目盈利能力的主要财务指标: 1 项目投资财务内部收益率 2 项目投资财务净现 值 3 项目资本金财务内部收益率 4 项目资本金财务净现值 5 项目投资回收期 6 项目总投资收 益率 7 项目资本金净利润率 内部收益率:风力发电项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率 财务净现值: 按行业的基准收益率或设定的折现率将项目期计算期内各年净现金流量折现到 建设期初的现值之和 偿债能力的主要财务指标:1 利息备付率 2 偿债备付率 3 资产负债率 影响风力发电经济性的主要因素: 1 场址影响因素 (宏观选址, 测风, 机组排布, 设备选型) 2 投资及融资影响因素(造价,贷款)3 正常发电期影响因素(发电量,运维水平,管理水 平,发电环节的税收政策) 可行性研究意义: 1 优化机组布置及预测发电量 2 确定适合本风场的机组机型 3 优选接入电 力系统和主接线方案 4 推荐使工程早见成效的施工方法 5 测算评价工程可能取得的经济效益 和回报率 可研包含内容: 1 概述报告主要内容 2 简述风能资源概况 3 工程地质 4 项目任务和规模 5 风 电机组选型布置 6 电气方案 7 土建工程 8 施工组织设计 9 工程管理设计 10 环境保护和水土 保持设计 11 劳动安全与工业卫生设计 12 工程设计概算 13 财务评价 14 节能设计 15 招标方 案 16 风险分析 17 结论和今后工作意见 18 附图附表附件 计算风电场的年发电量 2 种方法:1 利用 WAsP 等软件工具 2 巨额和风电场的风频分布与机 组的功率曲线按公式计算

第五章:


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