风力发电场的构成特点与选址分析

2015-02-02阚健

中国新技术新产品 2015年3期

关键词：发电场场址风能

阚健

（华能国际电力股份有限公司湖南分公司，湖南长沙 410000）

一、风力发电场的技术概况

1 风电场的概念

风力发电场主要包括风力发电机组、输变电设备以及其他的建筑设施等内容，结合相应的规则，来排列多台风力发电机组，将获取的风能转化为电能，然后借助于输电线路向电网中输送。通过风电场的建设，可以对风能有效的利用。

2 风电场的特点

相较于一般的发电厂，风力发电场具有一些特性，主要包括这些方面的内容：首先是风力资源比较的丰富，风能是风电场的发电资源，只有大气能够流动，就有风产生，因此它是无限利用的；其次风力发电的环保性较好，风力发电属于绿色产业，不需要消耗大量的常规能源，在发电过程中，不会将任何污染物排放到大气中，可以对大气环境起到有效的保护作用。然后是分散生产的特点，因为风力发电机组只有较小的单机容量，每一个风电场具有较多的发电机组，因此，风电场电能生产的分散性特征较为明显，如果建设的风电场有着百万千瓦级规模，需要的风力发电机组有几百台之多，在方圆几十公里的范围内广泛分布；另外，风电场还有着多样化的机组类型，风力发电过程中，应用了较多类型的发电机，包括同步发电机和异步发电机等。在风电技术飞速发展的今天，双馈式风力发电机组、直驱式永磁风力发电机组等获得了广泛的应用。因为风能的随机性和波动性较强，那么波动性也必然存在于风力发电机组的输出功率中。

二、构成及分类

1 风电场的基本构成

风电场风力发电系统包括三个组成部分，分别是风电场、电网和负荷，风力发电系统可以有效的生产、传输和变换风电，并且将监控保护的功能给发挥出来。在整个风电系统中，非常基本的生产单位是风电场，电能通过风力发电机组所生产，变电站转换电能，然后向电网传输，电网可以变换电压等级，输送电能。

2 风电场的类型划分

通常情况下，可以将风电场划分为陆地风电场、海上风电场和空中风电场三个类型，这种划分依据是所处位置的不同。首先是陆地风电场，一般情况下，在有着良好风资源的丘陵、山脊或者海边建设陆地风电场；其次是海上风电场，在海洋中建设海上风电场，海上有着较高的平均风速，相较于陆地风电场，风力发电机组有着更高的风能利用率，但是海上风电场需要较高的安装和维护费用；最后是空中风电场，高空中有着十分丰富的风能资源和相对稳定的风速，美国的研究人员对高空气囊式风力发电装置进行了研发，它的悬浮高度在50米到3000米之间，通过细长的电线来连接发电机，这样顺着电线就可以向地面传输电能。

三、风力发电场的选址

1 选址的原则

首先是经济性原则，在风电场建设中，经济效益是需要考虑的内容。其中，风电场的度电成本是风电场的经济性指标，而年发电量、运行维护费用等因素则决定了度电成本；为了促使经济效益得到提升，选择的场址需要具备较为丰富的风资源，并且将匹配的风力发电机组给安装过来，这样机组的年发电量可以得到提升，度电成本得到减少。

其次是环保型原则，采用风力发电，除了不会消耗大量的常规能源，还没有将污染物排放到大气中，对大气环境起到了有效的保护作用。但是，还是会对环境造成一些不利影响；在噪声方面，风电场选址需要与居民区所远离；在运行风电场电气设备的过程中，会有电磁辐射产生，影响到电视信号和微波传输等，因此在设计场址时，需要与微波传输路径所远离。

最后是高效性原则，在建设风电场时，除了要对经济性和环保性原则进行考虑之外，还需要将其高效性充分纳入考虑范围；在设计并网型风电场时，尽量与电网靠近，这样输电系统投资及损耗就可以得到减少；因为有着较强的波动性和间歇性存在于风电输出中，因此在对风电场进行设计时，需要将发电设备和电网的接纳能力给充分纳入考虑范围。

2 选址的要素

有诸多的因素都会影响到风电场的经济效益，如风能资源、电网连接、交通运输、地形地貌等，因此，在风电场选址中，除了将气象方面的参数给纳入考虑范围之外，还需要将场址所在地对电网的要求以及地质交通等方面的因素给充分纳入考虑范围。

3 选址的方法

首先是资料分析法，要对风电场场址周围气象台站的历史观测数据进行搜集，海拔高度、平均风速、最大风速、气压、相对湿度等都是非常关键的内容。然后将测风塔构建于初选场址内，观测时间控制在1年以上，分别对10米、70米和100米高度10分钟内平均风速、气象、最高最低气温等进行测量。整理分析测风塔数据，并且在初选场址区域订正附近气象台站观测的风向风速数据。

其次是实地调研法，资料分析法应用的区域有着较好的条件，如果部分地区的历史测风数据比较缺乏，同时有着较为复杂的地形条件，无法对台站进行构建，那么就需要研究当地的地形地貌和植物变形等情况，实地调查，以便科学的评估场址内风资源情况。

最后是软件分析法，随着科学技术的不断革新，数值模拟技术得到了不断发展，并且资料分析法在实际应用中，有一定的局限性存在于资料的时空分辨率方面，因此，在风电场微观选址中，开始应用更多的高分辨率气象模式及流体力学计算软件。