风电场宏观和微观选址技术分析与研究

摘要：随着我国经济的发展，我国对于电力的要求越来越高，这就促使我国风电场的发展也有了进一步的提高。目前，我国风电场的行业发展迅速，对于其选址的技术是影响我国风电场经济效益最重要的因素。因此，对于其选址技术的研究和分析是目前我国风电行业的首要任务。本文主要分析和研究了风电场选址的一般要求以及以某地区的风电场为例分析了风电场宏观以及微观选址的技术。

关键词：风电场；选址；宏观；微观

中图分类号：TV文献标识码： A

引言

由于风电场受天气因素影响较大，因此，对于其选址技术的要求就相对较高。从其宏观以及微观的角度进行相应的选址技术分析。

一、风电场选址的一般要求

（一）一般要求年平均风速在6米/秒以上（60-70米高度），山区在5.8米/秒以上。

（二） 年3-25米/秒的风速累计小时数在2000小时以上（3000-5000）。

（三）年平均有效风能功率密度在150瓦/平方米以上。

（四）每台机的平均间距为叶片直径的4-6倍。

（五）并网条件好，要求风电场离接入的电网不超过20公里。

（六）离居民区300米以上的距离(不同地域环评要求不一样)。

（七）目前，风力发电项目的单位投资为7000-10000元/千瓦，一座5万千瓦的风力发电厂的投资约为4-5亿元。

（八）风电厂的开发首先由当地市级政府与拟投资开发的企业签订合作协议，企业根据协议明确的范围开展前期的测风工作。在取得测风资料后，开展项目的论证工作，论证能满足开发的要求，便可启动相应的报批程序，开展预可研的编制工作，及相关的前期工作。预可研审查通过后，就可以开展可研报告的编制及其它专题报告的编制工作，完成后向省或自治区发改委申报项目，由省统一向国家能源局申请核准。在得到核准后，便可以开展项目的建设。整个项目从开始到投产周期约为四年左右。

（九）另外，还需要考虑电价、风向、地形、地质、气候、环境以及道路交通等一系列因素。

二、案例分析

某风电场按照相关协议在某市进行200MW远期海上风电的选址工作，初步规划为在某市的西侧海边，整个风电场场址地形属于海边滩涂地，附近有防护林，防护林树龄皆在30年以上，场址规划区内部有村镇、养殖场以及耕地等障碍物，场址附近气象站给出的气象数据显示主导风向为南西南（SSW）和南风（S），风电场可选范围要依据其附近交通状况和电网位置进行综合考虑，附近有两个变电站，其接入容量分别为50MV・A和100MV・A。

三、风电场宏观选址

（一）风电场宏观选址程序

风电场的宏观选址程序有三个阶段，分别为：

1、第一阶段，按照国家风能资源分布进行规划，首先选取风力资源较为丰富的地区为候选风能资源区，风能候选区必须具备以下特点：面积足够大，风能资源充足，有可观的经济利润及其开发可行性，可以进行相关规模的电机组的安装，场址地形良好，风况品质高等。

2、第二阶段，候选风能资源区按照相关条件进行筛选，并对其开发前景进行评估，以及确认最终场址。在进行风电场宏观选址的第二阶段，非气象学因素起着关键性的作用，比如交通状况、通讯网络、联网、土地投资情况等因素。除此之外，气象因素也是筛选条件的重要内容，比如当地气象台的历史气象资料，有无灾害性气候等。

3、第三阶段，对于已经选择好的候选风能资源区进行可行性分析，分析内容如下：首先，进行现场测风，取得风电场实地数据，具体来说至少要选取一整年的测风资料，才能精确估算出风力发电的发电量；其次，对风电场候选场址的风资源特性与待选风力发电机组的运行特性进行匹配，以及场址的初步工程设计方案，以便进行开发费用评估；最后确定风力发电机组对于当地电网系统的影响，以及对场址建设、运行效益以及社会效益等进行评价。

（二） 风电场宏观选址技术分析

风电场宏观选址还要考虑一些技术条件，尽量让风电场选址更加科学、合理，比如施工难度、运输条件以及输出成本等。

1、风能资源

风能资源可以直接反映出当地风能资源的丰富程度，其具体的技术指标有平均风速、有效风能利用小时以及有效风能功率密度等。风能资源相关规定，风能资源丰富区指标被定义为10m高于年平均风速在6m/s以上，年平均风功率密度至少不小于200 W/m，3 m/s以上的风速小时数也要大于5000h，在进行风能资源计算与分析时，实际场地一年的测风数据才是有效数据，才能为选址提供真实可靠的风能数据。

2、容量系数

容量系数，即是指风电机组在一年之内的电能净输出值，在公式中可以反映为真实负荷条件下的年度电能输出量除以风电机组的额定容量与年度运行8760h的乘积，风电场在进行选址时期容量系数不得小于0.3，超过0.3的地区具备一定的经济效益。

3、风向稳定性

利用风玫瑰图进行风向稳定的表示方法，如果主导风向占年度的30%以上，则认为风电场的风向趋于稳定，可以产生一定的经济效益。

4、气象灾害

在进行风电场宏观选址过程中，要对风电场发电机组有所影响的气象条件进行综合考虑，确保风力发电场的场址选取的科学、合理，本案例属于海边场址，可能会出现飓风、龙卷风等气候现象，可能在短时间内对风电机组造成较大的伤害，严重威胁风电机组的使用寿命。如果风电机组处于我国北方地区，还要对气温因素进行考虑，如果当地温度不超过30℃，则会对风机产生较大影响，如果当地温度不超过40℃，则会对风电机组产生一定的损坏，还要一些气象灾害，对于风电机组的运行时间有较大影响，比如冰淞、紊流、空气盐雾以及风沙磨蚀等。

5、交通状况

风电场宏观选址还要对当地的交通状况进行考虑，比如拟建风电场的设备供应和主要材料供应与拟建风电场的距离问题，以及运输是否便利、运输路线的选择、桥梁涵洞是否适合运输等情况。

四、风电场微观选址

风电场微观选址是以宏观选址为基础的，选址具体内容是进行风电机组选型的确定工作及其分布安装位置等，风电机组的选型及其分布位置对于风能资源的利用效率有较大的影响，直接关系着风电场的经济效益，因此对于风电场的微观选址环节也是极其重要的。风电场微观选址需要详细考虑的因素有土质、周围环境、附近村庄等，对这些因素进行综合分析，并结合风能资源情况进行风电场的选址优化，并确定风电场最终位置。

（一） 地面粗糙度

地面粗糙度对于风电场的微观选址也有一定程度的影响，近地层中由于地面粗糙度有所差异，随着风速高低的不同会产生较大变化，其变化关系可以由公式一表示，式中Vh为在一定高度Xh处的风速，Vo为在高度为Xo处的风速，α为与地面粗糙度有关的指数，一般为0.03、0.10与0.40三种。

（1）

（二） 地面障碍物

风在吹过地面障碍物时，气流会在障碍物下游形成较强的扰动，在扰动区风速不降反升，形成湍流，不利于风电机的安装和运行，因此在进行风力发电机的安装位置的选择时要对地面障碍物及其形成的扰动区进行综合考虑。一般而言，扰动区长度大约为障碍物的17倍，因此选址时可以依据此数据避开障碍物。

（三） 地形

不同的地形会对风电场微观选址造成较大的影响，当风通过丘陵或者山地时，受到地形的影响则会在山的向风面造成上升气流，且风速降低；在山顶和两侧的风速增强；山的背面风速降低，造成下沉气流，并呈现出波状流动的现象。山地对于风速影响的水平距离在向风面与背风面有所区别，一般来讲向风面风速较低，为山高的5~10倍，背风面水平距离为15倍左右。而且山脊的高度、坡度也对此有所影响，高度越高、坡度越缓和，其背风面影响距离越远.

（四） 风电场周围的环境影响因素

在风电场建设的过程中会受其周围的环境因素影响，所以，对于风电场周围的环境影响，其一方面要对生态环境进行保护，比如飞禽的迁徙路线、鸟类飞行路线以及动物栖息地等，还要保证尽量不要占用耕地和植被等；另一方面要考虑噪声的影响，根据相关规定要求风电场发电机组和最近的居民小区的距离的确定，是以不能超过45db的噪声为原则。

结语

综上所述，对于风电场的选址过程是相对比较复杂的，需要考虑各个方面的因素。加强对于其宏观以及微观的分析，有利于促进我国风电场的经济效益。

参考文献

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