福建省沿海地区风电场规划选址研究

摘 要：本文介绍了福建省沿海地区风能资源的分布特点，提出了基于TOPSIS的风电场选址项目排序方法，以期为福建省沿海地区风电场规划选址提供帮助。

关键词：电场选址;TOPIS;沿海地区

福建省地处中国东南沿海，受台湾海峡狭管效应的影响，沿海地区风能资源丰富，陆上风能资源技术可开发储量主要集中在沿海地区。

福建沿海风能资源空间分布特点是：中部沿海最丰富，南部沿海次之，北部沿海再次，具有由沿海向内陆迅速递减的特点。根据GB/T18710-2002风功率密度等级划分标准，中部沿海（包括福州中南部沿海详查区、莆田沿海详查区和泉州沿海详查区）为4级（好）-7级（很好），其中平潭岛和龙高半岛部分地区可达最高级7级;南部沿海（包括厦门漳浦沿海详查区和东山诏安沿海详查区）和北部沿海（闽江口以北沿海详查区）为2级-5级（很好），但南部可开发面积大于北部。

福建沿海风能资源时间分布特点是：平均风功率密度与平均风速遵循同样的变化规律，季节变化特点是秋季最大，冬季次之，夏季最小;日变化特点是凌晨最小，然后逐渐增大，午后至傍晚达最大，尔后再逐渐减小。风能方向频率非常集中，主导风向为NE或NNE，NNE～ENE三个风向的频率之和达60～70%，夏季的主导风向为SW或SSW，S～SW三个风向的频率之和为25%左右。福建沿海风速随高度的变化基本符合幂指数规律，风切变指数介于0.07～0.2之间，平坦空旷的地区小于下垫面复杂的地区;平均湍流强度在0.1～0.3之间，风速15m/s的湍流强度各详查区均在0.1左右，但台风影响期间湍流强度会明显增大;风频曲线均满足威布尔分布，尺度参数A介于4.43～11.43m/s之间，形状参数K为1.75～2.33;70m高度50年一遇最大风速介于40～53m/s之间，呈现中部沿海小，南部和北部沿海大的分布特点。近两年随着福建省经济社会的快速发展，各地土地利用总体规划都有重大调整，许多规划内风电场的建设条件已发生变化。但随着风电设备制造技术提高，风电场建设成本下降，原来不具备开发价值的风能资源现在已具有开发价值，以及电网扩大，接纳能力提高等因素，各地在风电开发过程中，又新发现一批具备建设条件的风电场场址。因此，在风能项目的投资开发中，必须做好项目的选址规划。在风电规划项目安排上必须考虑资源条件、建设条件、电网、前期工作等多种因素，统筹兼顾，综合平衡。

①按照资源条件优化发展的原则。将风力资源优劣作为风电项目排序的主要依据之一。优先安排风能资源较好、发电利用小时数高、投资收益好的风电场址进行开发。从福建风能资源总体分布情况来看，由于台湾海峡“狭管效应”的影响，中部福州、莆田、泉州等地区沿海的风能资源最好，南部漳州和北部宁德稍差，南平、三明、龙岩境内潜在的风电场场址，风能资源条件存在较大的不确定性。风电场风能资源条件是决定项目经济性的关键条件，离地70米高度处年平均风速低于5.5m/s的场址，根据目前的设备技术和工程造价水平，原则上不宜规划建设。

②与电网协调发展的原则。风电项目安排应与电网统筹考虑，综合平衡，确保风电与电网协调发展，风电负荷主要以就地消纳为主。在资源、建设条件同等的情况下，优先安排靠近负荷中心、电网投入较少、电网送出工程实施较容易的风电项目进行开发。

首先，区域风电开发应与各地区电力负荷增长和电网发展规划相协调，确保风电有序开发及电网安全可靠运行。其次，靠近负荷中心、接入系统条件较好、送出投资较小的风电场优先安排。反之，位于电网末端、接入后对电网电能质量影响大，且接入电网工程实施难度大、投资代价高（如需海缆送出）的风电场址应缓后安排。

③具备大件运输和施工条件，特别对内陆山区和海岛上风电项目，其大件运输和施工条件应初步落实，不存在颠覆性因素。

④规划项目应初步落实区域生态环境现状及规划，满足区域生态环境及水土保持等要求。

⑤按风电场前期工作完成情况及建设条件落实情况排序，完成情况较好、进度较快、风电场建设条件较落实的风电场址优先安排。

根据以上原则，我们将以上因素作为风能项目的考察指标，建立项目评价体系（如表1所示）。

表1

我们可以采用AHP（层次分析法）确定指标体系中各指标的相对权重。得到权重值后，利用TOPSIS法计算各个风能项目的综合评价值，从而选择最优投资项目。

本文共有m个待选的风能项目P（用Pm表示，m=1，2，3…m），则项目的评价模型可表示为：

运用TOPSIS法建立风能项目评价模型，确定最优评价项目的指标最优值和最劣值，分别构成最优值向量Z+和最劣值向量Z-：

其中，

然后，计算各被评价项目的评价指标值与最优值和最劣值的距离

计算各被评价项目与最优值的相对接近程度：

最后，对相对接近程度进行从大到小排序。 Ci越大， 表明被评价的风能项目越接近最优水平，该风能项目则越优;反之，则该风能项目越劣。

结语：①本文提出的基于TOPSIS的风电场选址项目排序方法，结合评价指标权重建立加权标，确定了决策矩阵的正负理想方案，通过计算风电场选址项目与负理想方案的贴近度来确定风电场选址项目的实施序列，为风电场选址项目排序提供了一种新途径。②本文提出的项目评价模型，对于统筹安排风电场选址项目时序、科学合理利用资金、减少盲目投资所造成的经济损失等具有重要的理论价值与现实指导意义。