风电机组选型与布置

1.2不同机型发电量估算
• 1.2.1 年理论发电量及单机尾流的计算 • 根据各机型单一机组的布置方案，利用软件，计 算各种风机的年净发电量（尾流折减后），并计 算风力发电机组的尾流损失。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.2 空气密度修正系数 • 由于风功率密度与空气密度成正比，在相同的风速条件 下，空气密度不同则风电机组出力不一样，风电场年上 网电量估算应进行空气密度修正。因此需要对软件在标 准空气密度条件下计算得到的发电量进行修正。原理上 可根据风功率密度与空气密度成正比的特点，将标准空 气密度对应下的功率曲线估算的结果乘以空气密度修正 系数进行空气密度修正。当实测空气密度偏离标准空气 密度较大时，按正比关系进行修正的误差较大。 • 根据风电场具体风资源情况，结合各机型的功率曲线， 计算不同机型在对应轮毂高度处能达到额定功率前的理 论发电量所占比例，仅对风机满发前的发电量按照空气 密度正比关系修正进行折减。
2、风力发电机组布置
问题一 为什么要进行合理的风力发电机组排布
？
问题二 风电场风资源评估结果及初步选定的风机型号？
风力发电机组布置
重点难点
一
风力发电机组布置的指导原则
二
风力发电机组布置方案的确定
风电机组布置基本原则
1
根据风向和风能玫瑰图， 使风机间距满足发电量 较大，尾流影响较小为 原则。
2
风电机的布置应根据地 形条件，充分利用风电 场的土地和地形，恰当 选择机组之间的行距和 列距，尽量减少尾流影 响，并结合当地的交通 运输和安装条件选择机 位。
1.5风电机组布置推荐方案
• 对优选的机型进行进一步优化布置，考虑整体规 划的影响，以获得较大发电量和最优经济效益为 原则，既要保证风机间距以减小尾流损失又要考 虑风机的相对集中布置以减少集电线路及道路的 投资；不仅考虑每个机位最优，而且考虑各风机 之间的相互影响与风机长期稳定运行的安全性， 从而保证整个风电场的发电量最大，效益最好。
• • • • 1.1.2 机型范围初选 风电机组选型要考虑的几个因素 一、风轮输出功率控制方式 风轮输出功率控制方式分为失速调节和变桨距调节两种。两种控制方式各有 利弊，各自适应不同的运行环境和运行要求。变速变桨距机型比定速定桨距 机型更具优越性，它不仅能在低风速时能够根据风速变化，在运行中保持最 佳叶尖速比以获得最大风能；也能在高风速时根据风轮转速的变化，储存或 释放部分能量，提高传动系统的柔性，使功率输出更加平稳。从目前市场情 况看，采用变桨距调节方式的风电机组居多。 • 二、风电机组的运行方式 • 风电机组的运行方式分为变速运行与恒速运行。恒速运行的风电机组的好处 是控制简单，可靠性好。缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此 风力发电机组经常工作在风能利用系数(Cp)较低的点上，风能得不到充分利 用。 • 变速运行的风电机组一般采用双馈异步发电机或多极永磁同步发电机。变速 运行方式通过控制发电机的转速，能使风力机的叶尖速比接近最佳，从而最 大限度的利用风能，提高风力发电机组的运行效率。
（3）再无法得到大气压力时采用下式 计算。 ρ=（353.05/T）exp ^-0.034(z/T) （kg/m3）
z — 风场的海拔高度，m； T —年平均空气开氏温标绝对温度（℃ + 273）。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.3 控制和湍流折减 • 风电机组随风速风向的变化不断调整机组的运行 状态，实际运行中机组控制总是落后于风的变化， 使风机的输出功率减小。根据风电场湍流强度值 大小情况，对控制和湍流折减系数取值，控制和 湍流系数一般取97%左右。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.9 总折减系数 • 根据上述各项折减系数，计算出不同机型对应的 总折减系数。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.10 年上网电量测算 • 根据风电场各种机型风机年理论发电量扣除上述 发电量损失，即得出年上网发电量 ，从发电量 指标角度，对各种机型进行比较。
1.3不同机型综合经济比较
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.2 空气密度修正系数
（2）无法得到水汽压时采用下式计算。
P RT
(kg/m )
3
P — 年平均大气压力，Pa； R — 气体常数（287 J/kgK）； T — 年平均空气开氏温标绝对温度 （℃ + 273）。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.2 空气密度修正系数
1.1风力发电机组选型
1.1.2 机型范围初选
、满足场址的气候条件。在 GB 18451.1 － 2001 idt IEC 61400-1 ： 1999《风力发电机组 安全要求》中，根据轮毂高度的年平均风 速、 50年一遇 10 分钟平均最大风速 、湍流强度等将风电机组分 为4个等级，同时还有一个特殊设计的S级。应根据场址的风况选 择安全等级的级别。此外还应根据气温范围确定选用标准型或低 温型机组。沿海和海岛地区，需注意是否对防腐和绝缘性能提出 特殊要求。
1.1风力发电机组选型
• 1.1.4 轮毂高度优化 • 计算各机型不同轮毂安装高度下的发电量，随着轮毂高度增加， 发电量增加的同时风机与塔架的运输与安装难度增大，塔筒与基 础加固引起的基本投资增加。结合各风机厂家现在的生产情况、 技术成熟程度和装机运行安全可靠性等因素对不同机型不同轮毂 高度的发电量与经济性进行综合比较，推荐比选的几种机型的轮 毂安装高度 。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.2 空气密度修正系数
由于场址的空气密度一般不等于标准空气密度 1.225kg/m3,所以要作空气密度修正。
（1）优先采用下式计算。
1.276 P 0.378 e 1 0.00366 t 1000
ρ——累年平均空气密度，kg/m3； P——累年平均气压，hPa； e——累年平均水汽压，hPa； t——累年平均气温为，℃。
功率 kW 2500 2000 1500 1000 500 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 风速 m/s WTG1000 WTG1500B WTG1500A WTG1500C WTG2000
1.1风力发电机组选型
风力机等级的基本参数
1.1风力发电机组选型
• 1.1.2 机型范围初选 • 国内外风电场工程的经验表明，在现有的技术条件下，对于一个 已知场区的风电场，单机容量选择在某个确定的范围内，项目的 经济性会相对较高。在进行单机容量选择时，首先应确定一个适 合于本项目的容量范围，然后在该范围内选择一种技术成熟、市 场业绩良好并且经济性较高的机型。
• 评价一种机型的优劣， 不能仅从发电量和等 效利用小时来考虑， 应综合经济指标来评 价。除发电量外，风 电机组的价格、塔架、 底座、箱变、电缆、 公路以及变电站等也 都是影响机型方案选 择的重要因素。对风 电机组进行综合指标 比较，以最终确定风 电场机组选型。
1.4机型选择推荐意见
• 确定风电项目机型最终推荐意见，主要考虑三个 因素：一是所推荐机型方案的发电量指标优越； 二是该方案投资经济指标合理，抗风险能力强； 三是该方案上网电价低，即考虑综合技术经济指 标优越的机型方案。 • 根据风机在发电量、机组投资、上网电价等各项 综合指标上的明显的优势，推荐一种风机作为选 择方案，以此作为进一步工程设计的依据。
1.1风力发电机组选型
• • • • 1.1.2 机型范围初选 风电机组选型要考虑的几个因素 三、发电机的类型 发电机的类型包括异步发电机、双馈感应型发电机和多极永磁同步电 机。风力发电机大多采用普通的异步发电机，正常运行中在发出有功 功率的同时，需要从电力系统吸收一定的无功功率才能正常运行(机端 的电容补偿只能减少从电力系统吸收无功功率的数量)，双馈感应型风 力发电机的功率因数(COSφ)可以在+0.95～-0.95之间变化，也就是说 可以根据电网的需要发出或者吸收无功功率，改善当地电网的电压质 量，提高电力系统的稳定水平。 • 四、风力发电机组的传动方式 • 风力发电机的传动方式包括齿轮传动方式与无齿轮箱直驱方式。目前， 风力发电机大多采用齿轮传动，成本较低，但是降低了风电转换效率、 产生噪音，是造成机械故障的主要原因，而且为了减少机械磨损需要 润滑清洗等定期维护。采用无齿轮箱的直驱方式有效地提高了系统的 效率以及运行可靠性，但同时也提高了电机的设计成本。
3
考虑风电场的送变电方 案、运输和安装条件， 力求输电线路长度较短， 运输和安装方便。 不宜过分分散，便于管 理，节省土地，充分利 用风力资源。
风电机组布置指导原则
1.当盛行主风向为一个方向或两个方向且相互为反方向时，风
风电场建设之风力机组选型与布置
1.1风力发电机组选型
• 1.1.1 风能资源分析 • 通过对测风塔的数据进行分析，得出代表年 50m～80m高度的年平均风速、风功率密度。根 据《风电场风能资源测量方法》（GB-T187102002）可以判断风功率密度等级，一般来说， 风功率密度达到3级以上，风电场才有开发价值。 • 各测风塔的风能主要集中某几个扇区，盛行风向 稳定，才有利于风能资源的有效利用。 • 根据风电场65～85m轮毂高度处50年一遇最大风 速，风电场风机轮毂高度处15m/s风速区间的湍 流强度，判定风电场工程可以选择的风力发电机 组类别。
1.2不同机型发电量估算
• 1.2.8 气候影响停机 • 根据风电场区域冬季低温气温天数、风力发电机 组适应的温度范围等情况，当风场的气温超出它 的适应范围，风机将不再发电。低温环境下，风 机的运行效率有所下降，且风机停机再启动需要 温度回升区间。另外当气温下降到-10℃时风机 的润滑系统也将会受到影响，0℃以下叶片表面 结冰也会影响风机翼型的气动性能，使发电量降 低。一般北方寒冷地区风电场低温气候影响折减 按95%左右考虑。来自1.1风力发电机组选型
• 1.1.2 机型范围初选 • 根据风电场址的地形、地质特点、风资源分布情况，以及风力发 电机组技术成熟、先进、可靠等要求，选择多种适合的机型，按 单一机型方案进行风力发电机组的优化布置。