风电场风电机组度电成本分析研究

风电场风电机组度电成本分析研究
摘要：风力是一种清洁、可再生的能源，风力发电应用研究对电力工业的可持续发展、调整能源结构、保护环境具有显著的意义。

风电场设计工作中，风电机组的型式选择尤其重要。

本文基于宁夏某风力发电场实例，提出了一种实用的风电机型选择方法，具有一定的工程实用意义。

关键词：风电场；机组选型；WaSP ；度电投资
引言
风力是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。

近几年全球风力发电得到了迅速的发展。

其原因一方面，是传统能源如石油和天然气等日益枯竭；另一方面，是在全球气候变暖的情况下，主要工业国家签署了关于削减温室气体排放量的《京都议定书》。

这些国家都在尽力寻找替代的清洁能源，而风能正是其最佳选择。

风电场的设计过程中，风机的型式和单机容量选择是影响风机效率和风电场风能利用率的重要因素，为了更充分的利用资源，设计时应根据有关风能资料予以优化。

本文应用WAsP软件针对宁夏某风力发电场实际运行的三种机型，提出了基于度电成本研究的风机选型方法。

该方法首先获取所在风电场年风资源数据及多个机型的实际功率曲线，应用WAsP 软件分析多个机型的理论发电量，通过度电投资估算比选确定风机机型。

1.基于WAsP风机优选分析步骤
风图谱分析和应用软件WAsP，是丹麦Riso 国家实验室气象和风能部经过多年的开发和严格的测试后，于19 91年推出的风趋势估算，风数据分析和风机定位软件。

现己应用于50多个国家，是风能领域工作者不可缺少的工具之一。

WAsP是一个二维的风电场风能分析计算软件，它有着标准化的视窗用户界面，并带有全面的用户指导程序。

应用WAsP 软件，进行风电机组优选分析的工作流程可以归纳如下：采集风速风向原始记录数据，形成风资源图谱；勘测得到风电场的地形地貌；设计人员进行风机的定位、布点；录入风机的功率曲线；计算分析整个风电场的年净发电量等数据。

2.风电机组初步选型
在机组的安全等级确定后，根据以下几方面筛选出符合条件的设备制造商，确定合适的单机容量的机组，以及满足要求的轮毂高度范围：
1）考察机组制造水平、技术成熟程度。

2）调查现场交通运输条件、地质构造状况及吊装施工条件，确定合适的单
机容量。

3）根据现场风切变情况，结合风电机组技术参数表中安装高度要求，提出合适的轮毂高度范围。

4）机组适应环境能力：对不同类型的机组从运行温度范围、适应电网电压、频率波动，是否有适应特定环境如北方寒冷地区的低温要求，华北内蒙古地区抗沙尘性能等比较。

5）功率曲线比较：功率曲线是反映风电机组发电输出性能好坏的最主要的曲线之一，一般有理论（设计）功率曲线和实测功率曲线（来自公正的第三方测试）。

制造商一般提供的功率曲线是标准状态下的，对特定的环境或不同的机组，功率曲线也有差异。

估算年发电量时，不同的机组在相同的风况条件下也会有差异。

3.计算说明
为了对宁夏某风力发电公司所广泛应用的WGT1、WGT2、WGT3和WGT4四种主流机型的性能有更深入的了解，全面掌握这四种机型的投资收益情况，本文利用WASP软件对某风场内测风塔2011年全年的数据及某风电场一期、二期风机实际运行数据进行深入计算分析，比较了三个厂家四种机型的度电投资。

4.主要机电设备价格
风机、塔筒等设备价格根据在建、已建工程的订货合同价和厂家报价确定，其他设备价格参考国内现行价格水平计算。

假定机组的轮毂高度为80米，四种机型有80米高塔架标准的，按照给定的标准计算基础及塔架投资，未给定80米高塔架及基础的，按照设计高度按比例进行缩放，确定其投资。

吊装费用参照2011年下半年其他风电场的吊装价格估算；WGT1风电机组扣除了内置升压变压器及80米高压电缆成本。

5.计算过程
某风电场投运的机组中，一期包括22台WGT3和11台WGT4机组，二期包括45台WGT2机组.以所有这部分机组2011年运行数据作为计算对象。

风机全年的发电量的计算中，分别采用了三种机型提供的理论担保功率曲线和全风场三种机型全部机组的实际运行的功率曲线（各算术平均值）进行计算。

WGT1风机无实际运行数据，因此只对额定功率曲线值做计算。

采用WAsP软件利用某风场内测风塔2011年全年的数据，计算出四种风机在80m的轮毂高度下的额定与实际两种发电量（见表3）。

注：四种风机的塔筒及基础造价相应折算为80m高度的造价。

6. 结论
计算结果见表2，由此可看出：
各种机型的用担保功率曲线计算出的度电投资都比实际运行的功率曲线低.
按照担保功率曲线计算，WGT2风机度电投资最低，为3.30元每千瓦时；而按照实际运行的功率曲线计算，WGT2风机实际的单位度电投资最低，为3.79元每千瓦时；WGT3风机实际的单位度电投资最高，为5.21元/kWh；WGT1风机尚无实际运行功率数据，其额定单位度电投资与WGT4风机实际度电投资相近。

在本次计算条件下，按度电投资指标来选机型，在这四种机型中，WGT2风机是最佳选择。

参考文献
1、《风电机组选型的技术经济比选》东北电力设计院水文气象室—张文兵崔西刚张建全
2、《风能原理、风资源分析及风电场经济性》（印度）Sathyajith Mathew 著
3、《基于WaSP 软件的风电场机组选型》邹振宇，陈博，王文莉。