山地风电项目微观选址方法概述

2015-05-20 08:44宁洪涛

风能 2015年6期

文 | 宁洪涛

山地风电项目微观选址方法概述

文 | 宁洪涛

伴随着中国风电产业的长足发展，建设条件简单且风能资源水平较高的优质风电项目越来越少，同时“三北”地区限电形式日益严峻，限电相对较少的内陆山地风电项目逐渐进入风电开发商视野，但山地项目通常有地形复杂、风能资源水平一般、建设条件较差、造价成本较高等特点，故对微观选址工作的精确性提出了更高的要求，传统的以风能资源分布确定风电机组排布方案的微观选址方法已经不能满足山地项目的要求，只有在全面排除敏感制约因素的基础上，以机位点经济性作为机位去留的基本原则，在发电能力、建设条件、工程进度、造价水平等因素之间达到最优的平衡，才能保障山地风电项目的收益最大化，从根本上保障投资决策的正确性。

整体原则

微观选址设计单位应从山地项目的风能资源和建设条件两个角度对风电机组排布方案进行综合的技术经济比较，在排除环保、文物、居民点、军事等敏感制约因素的基础上，对各个可选机位点的风能资源条件、机型适应性以及道路、平台、基础、集电线路设计方案等各个维度进行全面比较和充分论证，采用技术经济性指标给出微观选址的推荐方案和备用机位点方案，确保每个机位点无颠覆性敏感制约因素，保证项目微观选址方案切实可行的同时达到经济性最优。

风电机组厂家应对各个机位点的平均风速、入流角、风切变、极限风速等进行详细的计算并针对性的推荐适用机型，同时对全场及各机位点的发电量和风电机组的安全性（包括疲劳载荷和极限载荷）进行全面复核，确保机位选择和风电机组选型的合理性和安全性。另外，风电机组厂家还应结合项目现场建设条件的实际情况，进一步优化道路运输和吊装平台的具体要求和实施方案，协助设计单位和风电开发商进一步降低项目造价和施工难度。最后，风电机组厂家应结合上述因素提出微观选址方案的优化意见。

风电开发商应协调设计单位和风电机组厂家共同完成微观选址工作，对设计单位完成的微观选址方案和风电机组厂家完成的复核结果组织全方位的审查和评估，确保发电量计算模型及风能资源评价结果的准确性、建设条件及设计方案造价水平的合理性，从而保证全场及每个机位点的经济性，满足开发商内控经济指标的要求。

微观选址至少应形成的主要结论如下表所示：

表1 微观选址主要结论表

（续表）

风能资源评价

一、测风塔数量

山地风电项目地形复杂的因素为风能资源评价工作带来了极大的难度，虽然业内已经普遍采用CFD流体模型，但对于距离测风塔较远，特别是处于紊流区以及海拔较低机位的风能资源水平仍然很难精确评价，尽量树立较多的测风塔成为降低风能资源评价风险的有效手段，建议山地风电项目单座测风塔代表半径不宜超过5km，最好在3km以内。如果条件允许，可以在场区内每条山脊上至少树立一座代表测风塔同时开展测风。另外，对于评价风险较大的区域和机位点，可以进行加密测风，以进一步降低风能资源评价的不确定性，为微观选址打好基础。

二、模型验证

在进行风电机组排布和发电量计算之前，首先应该对风能资源模型进行验证，并通过调整粗糙度、热稳定度等模型参数，尽可能提高模型对风电场区域风能资源评价的准确性。模型验证通常有两种方法：（1）交叉验证：场区内有2座及以上测风塔时，可以采用交叉评价验证的方式，通过调整模型使各测风塔之间能够相互准确评价；（2）风廓线验证：测风塔通常会在不同高度进行测风，可以利用风能资源模型对风廓线进行拟合，与实测风廓线进行对比，并通过调整参数使二者保持基本一致，这对风电机组轮毂高度与测风高度不一致的项目至关重要。

可选机位的确定

由于山地风电项目机位影响因素较多，不确定性和现场踏勘难度均较大，应在现场踏勘前做好室内的准备工作，尽可能多地选出可选机位点，以便现场踏勘工作一步到位，尽量避免出现需要反复踏勘、影响项目进度的情况。

一、可布风电机组区域确定（敏感制约因素分析）

风电项目可能碰到的敏感制约因素主要有基本农田、林地、环境保护区、水源保护区、风景名胜区、航空管制区、军事区、文物、压矿、行政边界、坟墓、居民点等，微观选址前应首先对场址区域内的这些敏感制约因素进行详细分析，明确具体位置和规避要求，从而确定可以排布风电机组的区域范围。

二、可选机位的确定

确定风电场内可以排布风电机组的区域范围后，应采用经过验证的风能资源模型计算该区域内的风能资源图谱，掌握区域内风能资源的分布情况，同时，根据风电机组厂家的机位间距要求，尽可能多地在该区域内布置风电机组，不应局限于风电场核准容量和风电机组台数，并计算所有机位点的等效满负荷小时数。

根据单台风电机组设备的价格以及塔筒、基础、箱变等基本要素的造价情况，结合风电开发商对单台风电机组经济效益的最低要求，计算出本项目单台风电机组应达到的最低等效满负荷小时数。利用该小时数对所有机位点进行筛选，小于该小时数的机位点应该放弃，其余机位点暂时作为可选机位，待现场踏勘后再做进一步的筛选。

建设条件

山地风电项目地形的复杂性导致每个机位的道路、平台路等造价成本都不尽相同，故建设条件也成为了山地风电项目微观选址的重要因素，甚至导致机位点经济性出现颠覆性的变化，直接影响机位点的去留及排序。

一、地形图测绘要求

为准确描绘山地风电项目地形条件和精确估算道路、平台等的工程量和造价，建议1:2000测绘地形图至少应保证覆盖所有可选机位点和道路范围。另外，机位点及道路沿线地形图测绘应以满足设计要求为准，局部位置地形图测绘比例尺应达到1:500。

二、道路

根据可选机位点的风电机组排布方案和风电机组、塔筒等设备的运输要求，进行场内道路和支线道路的初步设计，所产生的造价成本应按道路具体方案分摊在不同位置的风电机组上，而不是平均分摊，为某个机位单独产生的道路造价成本应只分摊在该机位上。

三、平台

山地项目每一个机位点的局部地形都不一致，应根据风电机组设备的吊装要求进行各个机位点的吊装平台设计，并计算相应的工程量和造价。另外，机位点的海拔高度会随着平台挖方而降低，这通常会导致机位点发电量的下降，在计算机位发电量时，应对地形图机位点位置等高线根据平台方案进行相应的修正，以确保发电量计算的准确性。

另外，集电线路、征地费用等都可能因机位点的选择产生较大的变化，相关造价成本也应分摊至各机位点，纳入机位经济性比选内容，作为机位去留及排序的影响因素。

表2 机型设计适用气候条件参数

现场踏勘

微观选址现场踏勘的主要目的是落实建设条件和敏感制约因素。踏勘前应做好安全防范措施，根据可选机位点和现场情况制定详细的踏勘方案，明确踏勘路线，聘请当地向导并做好应急措施准备。

设计单位、风电机组厂家和开发商应共同参与现场踏勘工作，对每个机位点的各方向照片（北、东、南、西、中）、平台、道路、GPS坐标等现场条件进行记录和说明，根据现场情况对机位点进行微调，并详细列出现场踏勘后机位点调整情况，完成微观选址现场踏勘机位记录表。

风电机组适用性和安全性复核

一、风电机组适应性

任何风电机组的设计都有其一定的适用气候条件为前提，风电机组适用气候条件通常要考虑的指标如下表所示：

山地项目各机位点风能资源条件通常有一定的差别，特别是随着大叶片低风速风电机组技术的不断发展，风速变化0.2m/s－0.5m/s就有可能适用性价比更高的机型，风电机组厂家应根据各机位点风能资源评价结果针对性地推荐适用机型，以保证风电场整体收益的最大化。

除适用气候条件外，风电机组适应性判断还应考虑不同机型在运输、吊装等具体要求上的差异，以及由此可能导致的道路、平台等设计方案和造价成本的变化，必须通过经济性的综合比较，为各机位点推荐最适用的机型。

二、安全性复核

风电机组厂家在微观选址中最核心的作用是对各机位点的风电机组安全性进行复核确认，每个机位点的空气密度、平均风速、威布尔分布、入流角、风切变、湍流强度、极限风速等参数均应与该机位采用机型的设计适用气候条件进行对比，凡是超出设计值的机位点均应进行深入的疲劳和极限载荷计算，对风电机组的安全性进行最终确认。另外，各风电开发商和风电机组厂家对单机的尾流损失及风电机组间距通常也有内部的控制标准，对于超出该标准的机位也应进行详细的载荷计算和安全性确认，保证所有机位点风电机组在寿命期内均能安全稳定的运行。

总结

山地风电项目的微观选址工作是一项复杂的系统工程，应在排除敏感制约因素的前提下，以经济性作为主要的机位选择评价指标，同时综合考虑现场建设条件进行微观选址方案推荐。

本文篇幅有限，仅提出了山地风电项目微观选址的主要原则和基本方法，无法对具体操作流程和技术标准进行详细描述。目前风电行业内尚无针对风电项目微观选址工作的行业标准，本文旨在抛砖引玉，希望能与风电行业专家共同探讨。

（作者单位 : 中广核风电有限公司）