利用矿区沉陷区、排土场的风电场规划设计分析

（北京金风科创风电设备有限公司，北京 100010）

1 项目概况及建设必要性

拟建的风电场位于海拔高程在1200-1400 米之间，位于某矿区沉陷区、排土场，本项目安装建设48台2100kW 的风力发电机组，同期建设1座110kV升压站。

1.1 建设必要性

1.1.1 符合国家、省能源政策发展战略要求

国家能源局2016 年11月29 日正式发布了《风电发展“十三五”规划》，提出将持续增加风电在能源消费中的比重，实现风电从补充能源向替代能源的转变；该省计划到2020 年，可再生能源（不含水电）发电量占全社会用电量的9.2%；可再生能源（含水电）利用总量折标煤1500 万吨，占一次能源消费比重由2015年的4%提高到9%，可再生能源发电装机占电力总装机容量的23%。本项目为新能源项目，符合国家及项目所在地能源发展规划。

1.1.2 当地风能资源适合风电场建设

项目厂址内设有的测风塔的风能资源监测结果，测风塔80m 高度处代表年年平均风速为5.73m/s；年平均风功率密度分别在195W/m2。根据规范标准中“风功率密度等级表”，判定该地区风能资源属于1级等级，且该风电场区域代表年风速和年平均风功率密度等级属于1级，平均其年有效风速小时数达7170h（3～25m/s），风向稳定，风能资源较丰富，具备一定的开发价值，适宜建设风电场。

1.1.3 实现“节能环保”的重要手段

该风电场工程建成后，预计每年可为电网提供清洁能源电量为19125万kWh，与同等上网电量规模的燃煤电厂相比，每年可以为国家节约标煤57377.7t，减少向大气排放粉尘8645t，温室效应气体CO2，SO2，NOx2，CO，灰渣等量都将降低。此外，每年还可节约用水，并减少相应的废水排放和温排水。

1.1.4 有助于促进地方经济的发展

风电具有清洁，环境效益好，增加了国家能源生产的多样化，可再生，永不枯竭，无温室气体排放，基建周期短，经济效益高，装机规模灵活，运行和维护成本低等优点。风电不是经济上的独立体，而是一条产业链，由于风电产业技术含量高，附加价值大；同时，风电产业涉及气象、电力、材料、电子等多个行业和多种技术，产业链长，附加值高，对地方经济发展的拉动力强。

1.1.5 为矿区创造价值

利用矿区已经稳定的沉陷区和排土场建设风电，起到节约、集约用地，推进土地治理，同时可以为矿区创造发电经济价值和环保价值，一举多得。

2 项目规划选址论证

2.1 宏观选址

根据风电场选址的特殊要求，位于矿区沉陷区和排土场，沉陷区需要选取已经稳定的沉降的区域，并对沉陷区进行地质勘察及评估，排土场区域也进行有针对性的的地基、地面处理。因此对风机的选址提出了更高的要求，通过风能资源比较分析，当风电机组所在区域，年平均风速为5.73m/s，其年有效风速小时数为1876h，占全年总小时数的比例约为21.4%，全年可利用小时数较多，具备较高的开发价值，适宜建设风电场。

2.2 风机布置微观选址

结合区域的风能资源分布情况，根据风电工程的工艺技术规范要求，本区域内可最多布置54 台风机位。本次微观选址共计对54 台机位进行了微观选址。最终弃用6 台，确定48机位调整原因如下：

原计划拟选风机点位共54 个；风机位F49、F50、F51、F52、F53、F54六个风机位因风资源不足且距离主要机位分布较远，取消风机位。

2.3 选址结论

该风电场项目选用风轮直径126 米、轮毂高度85米、单机容量2100kW的WTG2 型风电机组48台（40 台2.1兆瓦的风机满发，8台2.1兆瓦的风机限发2.0 兆瓦）。风电机组年风电场理论发电量为26826.8万kWh，平均满发小时数为1876 小时。

3 风电场集电线路方案

本工程集电线路总长度约57.8km，受地形条件限制等因素影响，其中约8.7km 采用架空导线方案，其余49.1km 采用直埋电缆方案。本期工程风电场48台风电机组分为4 个集电单元，每个集电单元由12-13台风机-箱式升压站组成，采用架空集电线路和电缆线路相结合的方式与设备连接。

4 升压站选址方案

4.1 升压站选址方案

本风电场对外交通主要依靠风场东侧的国道和风场南侧的县道，考虑风电场运行管理方便，升压站选址主要沿上述国道及县道两侧。经过现场踏勘，初步选择了两处站址作为升压站站址的比选方案，站址一位于风场南侧县道苏村附近的一处丘陵岗地，站址二位于风场东侧国道附近的一处山坡。

4.2 分析结论

据了解，未来在本项目南部将建设二期风电项目，方案一位于本项目南部未来可以更便捷的与二期风电场对接，方案二比较而言增加了后续项目建设的投资成本及对周边生态环境的影响。结合上述信息可知，升压站选在方案一位置满足风电场的规划要求，在集电线路及接入系统中均优于方案二；同时，方案一位于风电场南侧，充分考虑了风电场未来发展的需要，兼顾接出线路的集约型，周边风能资源较好的区域，为风电场后期发展预留空间；因此，本项目升压站作为推荐的选址选择方案一。

5 山区道路设计

5.1 线形设计相关指标

通常在风电场山区道路建设中，对于线形的设计应当参考如下要点：一是要有效结合山区地形地貌来进行平面线形的设计，并满足相关规范要求；二是要合理控制道路的坡度，要达到平缓的设计效果；三是对于相关规定中的线形设计指标，风电场山区道路应尽可能大于一般值，满足风机运输的需要；四是要在保证道路施工及使用安全的基础上，要尽可能减少山区道路工程量。山区道路设计人员应掌握相关技术标准，合理控制线形设计指标。通常山区道路的设计速度越高，其造价成本也就越大，所以应当结合山区条件，对设计速度进行合理确定。待设计速度得以明确，还要以经济、安全、舒适等目标，对其他线形设计指标进行控制。山区道路线形设计指标的确定，通常以上级指标的中值为宜，而尽量不设计为极限指标，这样既能够确保道路施工及施工安全，而且对工程造价也较为有益。同时，还应注意，在道路的平面、纵断面的设计前，应当对山区的地形地质等有详细勘测数据，这样能做到工程量合理，并能最大限度降低对山区环境及景观的破坏作用。山区道路的选线还需掌握如下内容：在线形设计中，需要确保路线的均衡，较长距离的直线线形不宜选择，而且还要避免小半径曲线设计。若没有相关明确的要求，应当尽量避免使用复合曲线。直线线形的长度的设计要合理，通常是由山区地势所决定的，如需要还可进行景观设计，来达到相应效果。对于平曲线的设计，通常要取曲线长度的一般值。对于山区隧道的设计，出入口的设计较为关键，而且要按照“早进晚出”的设计原则要求，同时因地制宜，满足“3S”行程要求。山区道路的建设尽量选择在阳坡面，要保证线形的设计与山区地形有效的结合。对于缓和曲线的设计，需要适当的加大曲线的长度，甚至可达规定长度的两倍，以免因曲线过短而影响道路行驶的视觉，带来较大山区行驶的危险性。

5.2 路基设计

对于风电场山区道路路基加宽设计，主要分为单侧加宽和双侧加宽。由字面意思可知，单侧加宽这种方式是加宽一侧的路基，这种加宽方式更为简单易行，在做道路设计时，所涉及到的技术较少，因此，能将原有的道路地形合理的运用起来，不仅如此，这种道路加宽方式并不损害原有道路建设的排水装置，施工人员可以依然保留住原有道路一侧的排水系统。施工人员在对下一侧道路进行加宽处理时，确保风机运输的要求。而双侧加工的施工难度较大，这种道路加宽方式是以原有的道路为中心线，沿着两旁的路沿石进行加宽处理，此种道路加宽工程实施起来并不困难，排水系统能被充分的利用。

在路基设计过程中，需要重点考虑以下内容：其一，旧路路基组成与利用基本原则；其二，旧路路基实际状况和试验检测成果报告；其三，旧路防护形式与排水方式，及其实际的使用情况；其四，旧路路面使用状况和试验检测成果报告；其五，新路路基和路面的排水形式及其和旧路之间的相互关系及配合；其六，旧路扩宽和路基处理施工方案。

6 总结

总之，在矿区风电场规划建设的过程中，首先应该考虑不影响矿区的正常生产，其次，从环境保护和水土流失防治方面，建议在风电厂建设和矿区建设之间充分考虑多方因素，实现城市规划、环保政策和项目建设的相互协调；项目在建设过程中要坚持“三同时”原则，尽量注意避开生态环境敏感点，切实避免对区域生态环境的破坏；升压站接出线路需预留控制廊道，风场道路在施工期后可适当考虑当地居民使用，可适当拓宽及铺设水泥路面。