风力发电场选址的相关分析

摘要：近年来，我国风力发电场的开发与建设处于兴旺发达的阶段，而风力发电场场址和机位的有效选择直接决定今后的运行效益，并且对于风力发电场的建设来说也有着至关重要的作用。本文结合选址的技术要求和主要准则，进一步说明风力发电场选址的重要性。

关键词：风力发电场、选址、分析。

中图分类号：TM62 文献标识码： A

引言

风电场选址与传统的发电厂选址不同，风电场内风力发电机组的发电量取决于风电场位置以及风电机组在风电场中的布置，风电场的选址是一个系统而且复杂的问题。宏观选址是从几十平方公里到几十万平方公里的范围，在对气象条件也就是风能资源、并网条件、经济性分析、地理地形条件、环境影响等等综合考虑后，选择一个风能资源丰富、最有利用价值的区域，通常是小于十平方公里的区域。微观选址是在选定的小区域内确定风机的布置，使整个风电场的经济效益得到最好。由于风电场选址的失误造成发电量的损失和增加的维修费用是很大的，而且一般来说是很难修复的，因此，风电场选址对于风电场的建设至关重要。

一、风电场选址的一般要求

1.一般要求年平均风速在5.6米/秒以上（60-70米高度），山区在5.8米/秒以上。

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

3.年平均有效风能功率密度在150瓦/平方米以上。

4.风力发电机组的平均间距为叶片直径的4-6倍。

5.并网条件好，要求风电场离接入的电网不超过20公里。

6.离居民区300米以上的距离（不同地域环评要求不一样）。

7.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场的投资约为4-5亿元。

8.风电场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。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三年左右。

9.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、关于风力发电场选址的讨论

1、分析风力发电场建设条件

风力发电场选址时，一般采用测量、参照、预测的方法对某一地址进行分析。通过测量，一般得出一个完整年的风能数据，然后收集当地气象站的数据，运用统计学将气象站数据与风力发电场测风数据进行比较，最后预测出这个地点风力资源情况。观察此地的交通环境，地理地势，是否可以建设聚风的构建物，具体选址风向的种类，应用的技术问题。最后决定是否在此处建设风力发电场。

2、选址地区的自然条件

要考虑各种相对极端的天气，比如沙尘暴，低温冰雪等。这些极端天气都会影响发电机风扇的正常运作。所以地点必须尽量避开可能发生极端自然灾害的地方。以此来保护设备，降低成本。而平坦的地形，风速风向都会稳定，这种环境以及地形都是风力发电场的良好选址类型。在地势不平坦的地方，复杂的地理环境下，尽量把风力发电机安装在山坡的高处，或者稳定单方向风口狭义处。比如有的地方在上行风向上地形、地物可能会形成类似山谷形态的风，可以因地制宜的充分利用。另外对于风力发电场来说，如果选址的环境、交通运输、风力等多条件比较好的情况下，就能获得较大的风能，如果利用人工构筑物收集和集聚风力，会减少土地的征收和便于风力发电场的运行管理。

3、风力发电机建设

3.1避免障碍物

风力发电机安装场地应该选风速稳定、风力流畅、年平均风速较高、有效风速持续时间长、地形平坦、周围没有高大建筑物（山包，建筑房屋，树木等）的地方。要求在风力发电机的上风口没有其他房屋或者树木等障碍物的存在。尽量避免风的紊流的影响，紊流是风在流经粗糙地表或障碍物而引起风速风向的急剧变化而造成的。紊流造成风力机输出功率减小并引风力机振动，造成噪音和影响使用寿命。为了避免紊湍流的影响，风力机应安装在相对开阔无遮挡地方，离开房屋一定距离。

3.2注意设置高度

风力机风轮高度范围内的风速垂直切变要小，风速的垂直切变是指在高度方向各个层面的风速不同，这是由于地形和地面粗糙度所引起的，垂直切变使风轮叶片受到分布不均匀的力的作用，容易造成风轮损坏。为了避免风速垂直切变对风轮的影响，应选择合适的风力机安装高度。在障碍物较多较近的地方，风力机必须安装在距房屋较近地点，应考虑加高风力机的安装高度。风力发电站最容易受到强烈的旋风和切变风速的破坏，风力的强烈变化，不仅让风力发电机不能稳定运行，发电不稳定，而且损坏风扇叶片，降低了风力发电机的使用寿命，严重的甚至使集体毁坏。

三、风场微观选址

微观选址是进一步确定风力发电机组的详细定位，使整个风电场具有更好的经济效益的过程。风电场微观选址涉及的因素较多，主要有风电场土地的性质、周围村庄和建筑物的分布、当地环境部门的要求等。在充分考虑这些限制因素的情况下，结合风电场风资源分布图进行优化机位，在初步选址之后进行现场勘探定点，并确定最终布局。

风电场微观选址主要从以下方面予以考虑和重视。

1. 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。

2. 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。

3. 地形、地质

风机位地形、地貌直接影响到每个风机位的投资。如果地形较平坦，地面附着物较少，风机位平整土石方量就较小，附着物的补偿费用也较少，投资省。在风机布置时，还应考虑避开居民区、军事设施、矿藏、池塘等。

4. 风电场内的道路

根据地形及风况数据，力求风力机组处于风速较高且风能分布较好的山顶和山脊位置，同时兼顾运输条件及安装条件的许可。 在风力发电场的建设中，风电场内施工检修道路起着举足轻重的作用，虽然道路的投资在整个风电场的总投资中所占的比重并不大，但就每个机位的道路投资有一定的差别。就微观选址而言，道路的投资是影响单个风机经济性的一个因素。道路标准选择、线路设计是否合理直接影响到整个风电场的施工安装。

5. 风电场征租地的因素

为了提高效率，减小尾流、湍流等因素的影响，风力发电机组之间必须保持足够的距离，因此，风电场的范围一般都比较大。在偌大的风电场内，绝大部分土地的利用不受影响，因此，一般风电场采用点征、带状征地。

与其他建设用地不同，风电场占用土地的特点是“分散”。除风电场升压站的建设需要大约100m×200m地方外，风力发电机组机位用地分散在众多“点”上，修路以及输电线路用地分散在很长的“线”上。虽然风电场建设实际占用土地不多，但是所用土地覆盖的范围很广。

风电场的风机位众多，风机的施工、安装及检修范围大，决定了“风电场道路”是风电场建设征地的主要对象。风电场建设周期很短，建成后风电场使用所修道路的几率较低，因此风电场的道路选线时优先考虑与乡村道路及田间道路相结合，这样既可改善当地的运输条件，充分发挥这些道路的作用，为新农村建设助了一臂之力，又可节省征地费用。

总结语

影响风电场选址的因素很多，无论沿海还是内陆风场，无论平原还是山区风场，都有各自的特点，理想风电场往往受到诸多因素的限制而不能开发或者由于考虑不周全致使投资商做出决策性的失误，不但造成资源的浪费，还浪费大量的财力、物力。本文是基于风场中建设过程中，对需要考虑的问题进行了总结，对风电场宏观、微观选址需要考虑的诸多因素进行了一定的描述。希望能为风力发电项目建设作出一点贡献。