風電場風電機組度電成本分析研究

摘 要：風力是一種清潔、可再生的能源，風力發(fā)電應用研究對電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、調整能源結構、保護環(huán)境具有顯著的意義。風電場設計工作中，風電機組的型式選擇尤其重要。本文基于寧夏某風力發(fā)電場實例，提出了一種實用的風電機型選擇方法，具有一定的工程實用意義。

關鍵詞：風電場；機組選型；WaSP；度電投資

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-02

風力是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。近幾年全球風力發(fā)電得到了迅速的發(fā)展。其原因一方面，是傳統(tǒng)能源如石油和天然氣等日益枯竭；另一方面，是在全球氣候變暖的情況下，主要工業(yè)國家簽署了關于削減溫室氣體排放量的《京都議定書》。這些國家都在盡力尋找替代的清潔能源，而風能正是其最佳選擇。

風電場的設計過程中，風機的型式和單機容量選擇是影響風機效率和風電場風能利用率的重要因素，為了更充分的利用資源，設計時應根據(jù)有關風能資料予以優(yōu)化。本文應用WAsP軟件針對寧夏某風力發(fā)電場實際運行的三種機型，提出了基于度電成本研究的風機選型方法。該方法首先獲取所在風電場年風資源數(shù)據(jù)及多個機型的實際功率曲線，應用WAsP軟件分析多個機型的理論發(fā)電量，通過度電投資估算比選確定風機機型。

一、基于WAsP風機優(yōu)選分析步驟

風圖譜分析和應用軟件WAsP，是丹麥Riso國家實驗室氣象和風能部經(jīng)過多年的開發(fā)和嚴格的測試后，于1991年推出的風趨勢估算，風數(shù)據(jù)分析和風機定位軟件。現(xiàn)己應用于50多個國家，是風能領域工作者不可缺少的工具之一。WAsP是一個二維的風電場風能分析計算軟件，它有著標準化的視窗用戶界面，并帶有全面的用戶指導程序。應用WAsP軟件，進行風電機組優(yōu)選分析的工作流程可以歸納如下：采集風速風向原始記錄數(shù)據(jù)，形成風資源圖譜；勘測得到風電場的地形地貌；設計人員進行風機的定位、布點；錄入風機的功率曲線；計算分析整個風電場的年凈發(fā)電量等數(shù)據(jù)。

二、風電機組初步選型

在機組的安全等級確定后，根據(jù)以下幾方面篩選出符合條件的設備制造商，確定合適的單機容量的機組，以及滿足要求的輪轂高度范圍：

（1）考察機組制造水平、技術成熟程度。

（2）調查現(xiàn)場交通運輸條件、地質構造狀況及吊裝施工條件，確定合適的單機容量。

（3）根據(jù)現(xiàn)場風切變情況，結合風電機組技術參數(shù)表中安裝高度要求，提出合適的輪轂高度范圍。

（4）機組適應環(huán)境能力：對不同類型的機組從運行溫度范圍、適應電網(wǎng)電壓、頻率波動，是否有適應特定環(huán)境如北方寒冷地區(qū)的低溫要求，華北內蒙古地區(qū)抗沙塵性能等比較。

（5）功率曲線比較：功率曲線是反映風電機組發(fā)電輸出性能好壞的最主要的曲線之一，一般有理論（設計）功率曲線和實測功率曲線（來自公正的第三方測試）。制造商一般提供的功率曲線是標準狀態(tài)下的，對特定的環(huán)境或不同的機組，功率曲線也有差異。估算年發(fā)電量時，不同的機組在相同的風況條件下也會有差異。

三、計算說明

為了對寧夏某風力發(fā)電公司所廣泛應用的WGT1、WGT2、WGT3和WGT4四種主流機型的性能有更深入的了解，全面掌握這四種機型的投資收益情況，本文利用WASP軟件對某風場內測風塔2011年全年的數(shù)據(jù)及某風電場一期、二期風機實際運行數(shù)據(jù)進行深入計算分析，比較了三個廠家四種機型的度電投資。

四、主要機電設備價格

風機、塔筒等設備價格根據(jù)在建、已建工程的訂貨合同價和廠家報價確定，其他設備價格參考國內現(xiàn)行價格水平計算。假定機組的輪轂高度為80米，四種機型有80米高塔架標準的，按照給定的標準計算基礎及塔架投資，未給定80米高塔架及基礎的，按照設計高度按比例進行縮放，確定其投資。吊裝費用參照2011年下半年其他風電場的吊裝價格估算；WGT1風電機組扣除了內置升壓變壓器及80米高壓電纜成本。

五、計算過程

某風電場投運的機組中，一期包括22臺WGT3和11臺WGT4機組，二期包括45臺WGT2機組.以所有這部分機組2011年運行數(shù)據(jù)作為計算對象。

風機全年的發(fā)電量的計算中，分別采用了三種機型提供的理論擔保功率曲線和全風場三種機型全部機組的實際運行的功率曲線（各算術平均值）進行計算。

WGT1風機無實際運行數(shù)據(jù)，因此只對額定功率曲線值做計算。

采用WAsP軟件利用某風場內測風塔2011年全年的數(shù)據(jù)，計算出四種風機在80m的輪轂高度下的額定與實際兩種發(fā)電量。

六、結束語

計算結果見表2，由此可看出：

各種機型的用擔保功率曲線計算出的度電投資都比實際運行的功率曲線低.

按照擔保功率曲線計算，WGT2風機度電投資最低，為3.30元每千瓦時；而按照實際運行的功率曲線計算，WGT2風機實際的單位度電投資最低，為3.79元每千瓦時；WGT3風機實際的單位度電投資最高，為5.21元/kWh；WGT1風機尚無實際運行功率數(shù)據(jù)，其額定單位度電投資與WGT4風機實際度電投資相近。

在本次計算條件下，按度電投資指標來選機型，在這四種機型中，WGT2風機是最佳選擇。

參考文獻：

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[作者簡介]王耀賢（1984-），男，寧夏人，風能科研員，大學本科，研究方向：風資源評估及風電場運行分析。