风场全生命周期概述

风场全生命周期概述
上海南华机电有限公司风电事业部范江海
1、宏观选址
风电场宏观选址即风电场场址选址。

是在认真研究国家和地区风电发展规划的基础上，详细调查地区风能资源分布情况，广泛收集区域风电场运行数据，通过对若干场址的风能资源、电网接入和其他建设条件的分析和比较，确定风电场的建设地点、开发价值、开发策略和开发步骤的过程。

1.1、影响风电场宏观选址的主要因素有：风能资源及相关气候条件、地形和交通运
输条件、土地征用与土地利用规划、工程地质、接入系统、环境保护以及影响
风电场建设的其他因素。

1.2、风电场宏观选址的基本原则：
1.2.1、风资源丰富、风能质量好；
1.2.2、符合国家产业政策和地区产业发展规划；
1.2.3、满足电网连接和规划要求；
1.2.4、具备交通运输和施工安装条件；
1.2.5、保证工程安全；
1.2.6、满足环境保护的要求；
1.2.7、规划装机规模满足经济型开发要求及项目投资回报；
1.3、风电场宏观选址流程：
1.3.1、研究国家和地区风电发展规划，详查地区风资源分布，关注现有风场动
态；
1.3.2、初步拟定开发区域后，跟地方政府签订开发协议；
1.3.3、通过参考已投运风电场、咨询相关部门、结合风资源分布图等渠道进行
风场选址；
1.3.4、宏观选址现场踏勘；
1.3.5、编制《风电场宏观选址报告》；
1.3.6、宏观选址报告审查；
2、立塔侧风
现场测风的目的是获取准确的风电场选址区的风况数据，要求数据具有代表性、精确性和完整性。

2.1、为了能够确定在各种时间和空间条件下风能变化的特性，需要测量风速、风向和其
湍流特性。

为进行风力发电机组微观选址，根据建设项目规模和地形地貌，需要确定测风点及塔的数量、测风设备的数量。

2.2、测风时间应连续，至少一年以上，连续漏测时间应不大于全年的1%有效数据不得
少于全部测风时间的90%。

还应借助与风电场有关联的气象台、站长期记录数据以分析风的年际变化。

2.3、测风设备选定由于野外工作性质，应选用精度高、性能好、功耗低的自动测风设备。

设备应具有抗自然灾害和人为破坏，保护数据安全准确的功能。

2.4、测风位置确定测风塔应尽量设立在能够代表并反映风电场风况的位置。

2.5、每个风电场应安装一个温度传感器和一个气压传感器。

安装高度为2-3m。

2.6、测风数据的提取、存储和保存测风数据应及时提取。

2.7、测风数据文件的记录测风数据提取后，如上所述，每次以文件形式保存并对其进行
编号。

记录编号内容：数据文件名称、数据采集开始及结束时间、风电场所在地名称、风电场名称、测风塔编号、测风塔海拔及经纬度等。

3、测风数据处理
测风数据处理包括对测风数据的验证及计算处理。

3.1、数据验证
在验证处理测风数据时，必须先进行审定，主要从数据的代表性、准确性和完整性
着手，因为它直接关系到现场风能资源的大小。

对提取的测风数据进行检查，判断其完整性、连贯性和合理性，挑选出不合理的、可疑的数据以及漏测的数据，对其进行适当的修补处理，从而整理出较实际合理的
完整数据以供进一步分析处理。

3.2、数据计算处理
将验证后的数据与附近气象台、站获取的长期统计数据进行相关比较并对其进行修正，从而得出能反映风电场长期风况的代表性数据；
将修正后的数据通过分析计算如应用WAsP程序，变成评估风电场风能资源所需要的标准参数指标如：月平均风速、年平均风速、风速和风能频率分布（每个单位风速间隔内风速和风能出现的频率），风功率密度，风向频率（在各风向扇区内风向出现的频率）等，计算风功率密度和有效风速小时数。

4、风资源分析
对测风数据验证计算处理后的各参数指标及其他因素进行评估。

其中包括重要参数指标的分析与判断，如风功率密度等级的确定、风向频率及风能的方向分布、风速的日变化和年变化、湍流强度分析、天气等；
将各种参数以图表形式绘制出来，如绘制全年各月平均风速，风速频率分布图，各月、年风向和风能玫瑰图等，以便能直观地判断风速风向变化情况，从而估计及确定风力发电机组机型和风力发电机组排列方式。

5、机组选型
风力发电机组是风电场的主要生产设备。

风电机组选择的正确与否直接影响到风电场的经济效益，其重要性不言而喻。

在经过选址、测风、风电场项目确定之后，首要的问题就是风电机组的选型。

而风电机组的选型，一般要从风电机组的装机场地、安全等级、技术性能、经济效益等方面考虑问题。

5.1、一般情况下，选择设计合理、发电效率高、质量稳定的风电机组，同时结合考虑以
下几点：
5.1.1、根据风况和安全要求，选择使用机型；
5.1.2、尽量选用较大机型，以减少风电机组的数量，从而减少土地面积的占用；
5.1.3、近量选择较高塔架，以尽可能的获取风能。

5.1.4、尽量选用变桨变速机型，以提高风能利用效率。

5.1.5、结合考虑风电机组的报价，选择性价比高的(单位千瓦年发电量/单位千瓦设
备价)；
5.1.6、高输出电压的风电机组。

5.1.7、特殊情况要求：环境温度＜－20℃，采用低温型风电机组；环境温度＞30 ℃，
采用高温型风电机组；沿海和海岛地区，需注重防腐和绝缘性能；在冬季有
低温和高湿度同时出现的地区如长江流域等，还需注意防止附冰；北方风沙
较大地区，注重防尘。

5.1.8、运输和安装条件允许。

在大型机组的运输、安装较为困难的地区，应考虑采
用较小型的机组。

5.2、风电机组的安全性要求
风电机组要承受环境和电对它的影响，这些影响主要体现在载荷、使用寿命和正常工作等几个方面。

为保证一定的安全性和可靠性水平，在设计中要考虑到环境、电力和土壤参数等因素。

5.3、风电机组塔高的确定；
5.4、综合分析与经济比较
综合考虑单机容量、机组安全、技术性能、采购价格、配套设施、质量记录、售后服务和风电场上网电价水平等因素选择机型。

6、风电场设计与优化
风电场设计与优化主要从以下方面进行：
1、场址选择
2、风资源分析
3、工程地质
4、项目任务和规模
5、风力发电机组选型和布置
6、电气部分
7、土建部分
8、消防设计
9、环境影响、水土保持及社会影响评价
10、工程管理设计
11、施工组织设计
12、劳动安全卫生
13、工程投资及财务评价
7、风场经济型评价
7.1、风电场的成本与风电上网价格
风力发电的成本组成：
1、资产成本：建立电站，输电线路；
2、运行成本：电站的运行维护；
3、财务：投资者回报，银行利息；
7.2、风电场经济性指标
1、单位千瓦造价；
2、单位千瓦时投资成本；
3、财务内部收益率(FIRR)和财务净现值(FNPV)；
4、投资回收期；
5、投资利润率；
7.3、风力发电的经济性
7.3.1、风力发电经济性的影响因素：
1、发电量；
2、投资；
3、融资成本；
7.3.2、风电场经济性分析
1、风电场建设项目经济评价：财务评价、国民经济评价
7.3.3、风电场环境效益评估
8、微观选址复核
风电场微观选址即风电机组位置的选择。

通过对若干方案的技术经济比较，确定风电场风电机组的布置方案，使风电场获得较好的发电量。

8.1、风电场微观选址基本原则：
1、尽量集中布置；
2、尽量减小风电机组之间尾流影响；
3、避开障碍物的尾流影响区；
4、满足风电机组的运输条件和安装条件；
5、视觉上要尽量美观；
8.2、风电机组的布置和发电量的计算，一般都借助于WAsP和WindFarmer两个软件。

具体步骤如下：
1、确认风电场可用土地的界限；
2、结合地形、地表粗糙度和障碍物等，利用风电场测站所测的并经过订正的测风资
料，在风电场范围内绘制出一定轮毂高度的风能资源分布图；
3、根据微观选址的基本原则和风电场的风能资源分布图，拟定若干布置方案，并用
软件对各方案进行优化；
4、对各方案的发电量、尾流影响、投资差异及其它相关因素进行经济技术综合比较，
确定最终的布置方案，绘制风电机组布置图；
9、风电场施工建设
通常，我们把工程项目建设周期划分为四个阶段：工程项目策划和决策阶段，工程项目准备阶段，工程项目实施阶段，工程项目竣工验收和总结评价阶段。

各阶段的主要工作如下：
1、根据气象资料、本地区国民经济发展计划、本地区风力发电规划和本地区风电发展
规划，制定风电场开发方案并初选场址。

2、在初选场址地域安装测风塔，并采集不少于一年的风能资料，对风能资源进行分析
估。

3、编写风电场项目建议书。

4、项目建议书批复后，选定有合格资质的设计单位或工程师咨询单位进行风电场项目
可行性研究，编写可行性研究报告。

5、成立风电场项目公司或筹建机构。

6、报批电价。

7、签订上网电价。

8、筹措建设资金。

9、选定风电场项目设计单位。

10、现场勘测、微观选址、进行风电场设计。

11、监理招标，签订委托监理合同。

12、采购招标，签订各类采购合同。

13、施工招标，签订施工合同。

14、塔架制造招标，签订塔架制造合同。

15、进行建设施工准备，办理工程质量监督手续报批开工报告或施工许可证。

16、风电场工程施工。

18、设备到货检验，设备安装、调试。

19、试运行。

20、竣工验收。

21、风电场投入商业化运行。

22、风电场工程总结、后评价。

10、风场运行分析
为了进一步提高风电机组优化运行管理水平和技术水平，查找差距，分析不足，制定措施，进一步提高资源、能源利用水平和管理水平，做好机组安全、经济运行的分析工作和对生产过程中存在的风险进行预测、分析和控制。

运行分析可分为下列两种：
1、综合分析：分析本场安全运行、经济运行、运行管理的情况，找出影响安全、经济
运行的因素和管理中存在的问题，针对其薄弱环节，提出提高安全、经济运行和改
进管理的措施。

2、专题分析：针对某些问题，进行专门深入的分析。

10.1、根据分析对象可分为：
1、趋势分析：指运行部有关人员根据积累的数据（月报）监视设备工况渐
变过程的分析（包括设备大小修前后的运行工况的对比分析）。

2、各项技术监督的分析：绝缘、集控、电测仪表、金属、继保、环保、节
能、电量质量监督等应形成专门制度，以保证各项技术监督工作的正常进行。

3、安全情况分析：针对发生的事故、障碍、异常等不安全情况，本着四不放过的
原则，从规章制度的执行、操作处理、设备本身情况及人为因素等四方面进行
分析，查明原因、制定对策和防范措施。

另外，还应定期对安全情况作汇总性
分析和对频发性事件进行专题分析。

4、经济分析：由策划部节能工程师负责，按月、季、年对经济指标完成情况、节
能措施执行情况、节能效果和存在问题及经济调度等情况进行分析；建立分析
台帐，以便及时发现问题和提出改进措施。

（运行部和策划部专业也应进行分析）。

10.2、根据分析内容可分为：
1、缺陷跟踪型：针对机组上存在的重大缺陷和老大难问题、或兄弟厂家出现的
问题，拟定需要长期跟踪的课题，建立参数监控模式，将其纳入运行月报长
期跟踪分析，摸索规律，以便做到预控。

2、故障反措型：当机组运行中发生设备故障时，组织进行故障分析，制定反措，
举一反三，防止故障反复出现和故障扩大。

3、运行优化型：对运行参数进行优化分析，通过巡检、监盘，及时发现机组运
行参数变化趋势，及时发现问题，及时调整，从而提高机组运行的安全经济
性。

4、合理化建议型：运行、检修人员对运行方式、设备隐患、安全运行、经济运
行多提合理化建议，以改进各种不安全、不经济的设备和运行方式。

5、专题型：对比较复杂的故障或课题，由策划部牵头，检修、运行配合开展分
析和攻关。

11、后评估分析
风电场项目后评估是指对已经投产运行的风力发电项目的预期目标、执行过程、效益、作用和影响等进行的系统、客观的分析和评价。

通过对项目活动实践的检查总结和分析评价，确定项目预期的目标是否达到，项目的主要效益指标是否实现，从而达到肯定成绩、总结经验、吸取教训、提出建议、改进工作、不断提高后续项目的决策水平和投资效果的目的。

11.1、风电场后评估的目的：
1、通过对已投产风力发电项目的实际运行情况和预期目标进行对照，考察项目投
资决策过程的正确性和预期目标的实现程度，发现问题并查明原因；
2、通过对风力发电项目的建设程序各阶段工作的回顾，查明项目成败的原因，总
结项目建设管理的经验教训，提出改进和补救措施；
3、将风力发电项目后评估信息反馈到未来的风力发电开发项目中去，改进和提高
拟建风力发电项目的决策水平、管理水平和投资效益;同时为国家风力发电发展
计划和支持政策的制定及调整提供科学的依据；
11.2、后评估内容和方法：
通常，后评估的范围包括从项目决策到生产运营的全过程评估。

具体包括目标评
估、决策评估设计评估、实施评估、运行评估、效益评估、发展前景评估、可持
续性评估等。

进行项目后评估的主要分析方法应该是定量分析和定性分析相结合的方法，具体
应根据评估的内容选择合适的评估方法。

11.3、后评估评价指标：
1、风资源评估的有效性。

2、风电机组选型的正确性。

3、风电机组功率曲线的一致性。

4、风电机组/风电场可利用率。

5、发电众。

6、风电机组的可靠性。

7、运行维护成本。

8、风电场效益综合评价。

12、风场升级改造
根据运行分析、后评估分析过程中暴露的问题，对风场进行系统性的优化改造。