马朝利

（中国三峡新能源（集团）股份有限公司河南分公司，郑州 450000）

1 风电场宏观选址程序

风电场是风力发电的主要载体，发电厂宏观选址的可靠性关系着该区域风力发电方案的可行性，对挖掘该区域的经济潜力意义重大。风电场宏观选址程序主要包括以下内容：

1）依据国家调查数据中风能的分布，选择风力资源丰富的区域作为风电场选址的候选区域。但是为满足风电场建设、运行的基本要求，该区域在具有充足风力资源的同时，区域面积、地貌、地形均应符合风电场经济开发的相关需求。

2）勘察、筛选所有候选区域，选择发展空间大、开发前景良好的区域，除去基础的气象学因素，风电场选址时可参考的信息指标还包括交通、网络、通信等内容。分析候选区域的气象因素时，相关人员需重点分析气象灾害的发生频率，以及气象因素影响下该区域建设风电场的可行性。

3）通过基础的考察，初步完成风电场宏观选址工作后，应具体分析该区域建设风电场的可靠性。（1）相关人员应借助实地测风获取精准的风力资源测试数据，然后根据完整、准确的测风数据，准确地估算该区域布设风力发电装置后的实际发电能力，如每年、每月的发电量[1]。（2）依据该区域的风力资源特点，匹配符合当地风能特征的发电机组，随后针对风电场的选址，设计风电场的建设工程，并进行工程预算；同时确定该区域风力发电机组运行期间可能会对当地电网产生的影响，全方位地评估风电场选址的社会效益和经济效益。

2 风电场微观选址设计思路

1）制作初步的微观选址方案。风电场测风、地形图测试等宏观选址工作结束后，还应采集可研究的选址资料，如当地气象站获取的气象信息、测风塔测试出的详细数据、地形图等。随后组织专业的勘测人员调查场址现场，对比资料与实际情况的差异，修正部分测风数据，深入分析布设场址内风力发电机组的装配条件，初步确定机位。之后，相关人员根据风力发电机组机位平面设计图完成风机运输，根据试安装的初步设计方案确定场址内的道路路径，为风机的初次吊装打好基础[3]。

2）场址内的机位设计。（1）专业的选址人员应与风力发电机组的供应厂商、项目业主、风电场设计人员，以及土建、地质勘测相关的专业人士共同到现场勘测场址内各区域的机位点。（2）布设定位桩、GPS装置，标记风力发电机组的机位，并用相机、录像装置记录周围机位与环境，详细评估机位的合理性。（3）确定机位后，设计场址内的道路路径及发电机组的吊装平台，同时复核风力发电机组的荷载、其他参数，灵活调整机组安装位置。（4）全场勘测完毕后，及时调整、剔除不合理的风力发电机组的机位，并将修订后的安装方案提供给场址区域的国土职能部门、林业部门核查，待其审批后完成机位坐标表。

3）完成微观选址设计方案。基于风电场微观选址过程中的所有数据结果编制微观选址设计方案，生成微观选址报告。报告完成后需交给风电场建设项目的业主，使其组织相关专业人士审查该报告，提出修改建议；设计人员应及时修订选址设计报告，直至业主无异议。

3 平原风电场的微宏观选址设计

3.1 微观选址

3.1.1 布置测风塔

对于平原风电场的微观选址设计，布置测风塔是核心工作。通常情况下，风场中心半径5 km范围内，若地形之间的高度差小于50 m，则代表该类风电场属于“平原风电场”。平原风电场微观选址设计中，设计人员需在场址区域内的相同地形高度上测试风速，确定风速均匀分布后，将测风塔安装在该区域的中心位置。具体安装平原风电场测风塔时，还应同时注意周围地面建筑体和地质条件，在不影响测风塔基本性能的前提下，可适当调整测风塔位置。

3.1.2 微观选址注意事项

1）平原风电场现场微观选址时，设计人员应确保场址内的风力发电机组位置与场址地形图上的位置保持一致，机位点位置的误差应控制在最小范围内，以此保证机组的实际发电量。为实现该目标，设计人员在实际选址时，应借助专业的测绘仪器确定现场的机位点。

2）地势平坦是平原风电场的特征之一，但平坦的地势会使场址内可能包含农田、居住地，以及区域内电网的集电线路。为此，设计人员在微观选址设计时，应在选择可布置机位点的前提下，备选大概3个机位，从而在场址内出现限制性因素后，保证风力发电机组量的充足。

3）平原风电场微观选址设计时，设计人员在应用测风塔测量场址内风能质量、风速等基本参数的基础上，仍需了解该区域风能资源的分布情况，并综合考虑区域内土地使用情况、环境变化、电力装置等客观因素，以及风力发电机组安装时的机位点附近的障碍物。与此同时，微观选址设计期间，设计人员应加强与风电场项目开发商的沟通，详细了解其建设风电场的总目标、基本要求，对于选择风力发电机组型号、开发道路、运输核心设备等基础工作，应与项目开发商沟通、确认后实施。

3.2 宏观选址

平原风电场宏观选址设计中，评价风电场场址的风能资源是选址的基础工作。设计人员需初步计算候选场址的最大风速、风切变、平均风速等参数，模拟场址风速频率的实际分布情况。具体计算时可借助韦伯分布函数计算各个风速的发生概率，计算公式为：

式中，f（V）为场址内的风速概率密度分布函数；K、C为韦伯分布函数的两个重要参数，C通常为尺度参数，K为形状参数；V为风场模拟风速。

获得上述参数后，设计人员可应用STRM、NCEP数据分析场址内的风力资源情况，该数据的使用原理是风电场的气象资料、地形信息等基本数据能够在数据软件的支持下，计算候选场址的韦伯分布函数值，设计人员可按照该数值判断场址各个区域的风力资源分布情况，确定最终的开发区域；然后，设计人员还可利用该数据估算风力发电机组的发电量、微观选址时的测风位置。风场风力资源估算流程如图1所示。

4 山地风电场的微宏观选址设计

4.1 宏观选址

山地风电场的地形通常为隆升地形，该类地形会使一定区域内的气流运动速度增加，山脊峰顶处的气流速度最高。因此，在建设山地风电场时，为有效开发、利用该区域的风能资源，需要将分机安装在脊峰处。宏观选址过程中，设计人员可直接将测风塔安装在脊峰处，获取该区域的风速、平均风速、最大风速等参数，对比分析不同备选场址的风力资源，选择风力资源充足的场址作为风电场的开发区域。

4.2 微观选址设计

安装测风塔同样是山地风电场微观选址设计的重要内容，设计人员在宏观选址结束后，可在不同场址内的山脊上布设1~2个测风塔。对于气象条件较为特殊，且风力发电需求量大的地方，可适当增加测风塔，比如，湖南、云南、四川、广东等地区存在特殊气候，测风塔的数量、规格、基本性能均应符合当地的气象环境要求。

另外，山地地形非常复杂的风电场场址，设计人员将风机点位设置在山脊线上时，还应使用更专业的评估软件建立包括山地风力发电机组容量系数、功率曲线、排布情况等参数的数据模型，直观地呈现山地风力发电机组安装后的发电量。

山地风电场微观选址设计中，常用的软件有WingPro、WAsP、Metodyn WT等，其中，Metodyn WT的基本原理是流体力学，可以详细地模拟不同空间中的风流，能够帮助设计人员在选址中准确地分析复杂山地地形的风力资源，见表1。

表1 某山地风电场风速模拟成果表

4.3 山地风电场微观设计要点

建设山地风电场时，微观选址设计工作是风电场开发建设的基础环节。设计人员需要准确地分析候选场址的风力资源，并通过实地勘测、数据估算、风速模拟等方式，科学地进行山地风电场的微观选址设计工作。编制山地风电场微观选址设计方案时，应注意控制场址内尾流对风电场实际发电量的不利影响，同时根据风电场内风力发电机组的分布设计，将机组后尾的湍流强度控制在合理范围内。除此之外，由于微观选址设计方案会直接影响后期风电场的基本运维、基本效益，所以，完成微观选址设计方案时，还应注意以下问题：

1）确保风速模拟模型的适用性、实用性。模拟山地风电场风流时，选址人员还应综合分析山地地形，了解基础的项目数据，随后根据山地高程、大气稳定度及地形粗糙度相关的文件要求，因地制宜地选择可应用的模拟软件。

2）对于复杂的山地风电场场址，风速模型的数据准确性会受到影响，所以，需要现场确认各项参数。比如，对于山地风电场的背风坡、陡坡上的风流，还需现场确认、测试、勘察后估算风力资源，借此确保风速模拟后各项关键数据的准确性，为设计人员选址提供有效的参考数据。

3）布设风力发电机组时，山地风电场可能会存在部分机组分布较广、发电量低的情况，对此，相关人员应提前测算该机组的单机效益，分析其盈利水平，随后在满足开发商盈利要求的情况下，灵活地调整机组位置，使其安全、稳定地运行，为山地风电场创造更多的经济、社会价值。

5 结语

综上所述，为推动我国风力发电事业的可持续发展，有效开发风力资源，相关部门在建设风电场时，应严格把控风电场的宏观、微观选址设计工作，同时配合政府部门的规划，选择风力能源充足、风力发电机组安装可行性较高的场址。具体选址过程中，还应采用先进的数据分析软件，准确地获取候选场址内的风速、风量，突出风电场宏观选址、微观选址的基本优势，节约风电场项目开发成本，建设符合满足社会能源控制及社会利用要求的风力发电场。