山地風電項目微觀選址方法概述

2015-05-20 08:44:11寧洪濤

風能 2015年6期

文 | 寧洪濤

山地風電項目微觀選址方法概述

文 | 寧洪濤

伴隨著中國風電產業的長足發展，建設條件簡單且風能資源水平較高的優質風電項目越來越少，同時“三北”地區限電形式日益嚴峻，限電相對較少的內陸山地風電項目逐漸進入風電開發商視野，但山地項目通常有地形復雜、風能資源水平一般、建設條件較差、造價成本較高等特點，故對微觀選址工作的精確性提出了更高的要求，傳統的以風能資源分布確定風電機組排布方案的微觀選址方法已經不能滿足山地項目的要求，只有在全面排除敏感制約因素的基礎上，以機位點經濟性作為機位去留的基本原則，在發電能力、建設條件、工程進度、造價水平等因素之間達到最優的平衡，才能保障山地風電項目的收益最大化，從根本上保障投資決策的正確性。

整體原則

微觀選址設計單位應從山地項目的風能資源和建設條件兩個角度對風電機組排布方案進行綜合的技術經濟比較，在排除環保、文物、居民點、軍事等敏感制約因素的基礎上，對各個可選機位點的風能資源條件、機型適應性以及道路、平臺、基礎、集電線路設計方案等各個維度進行全面比較和充分論證，采用技術經濟性指標給出微觀選址的推薦方案和備用機位點方案，確保每個機位點無顛覆性敏感制約因素，保證項目微觀選址方案切實可行的同時達到經濟性最優。

風電機組廠家應對各個機位點的平均風速、入流角、風切變、極限風速等進行詳細的計算并針對性的推薦適用機型，同時對全場及各機位點的發電量和風電機組的安全性（包括疲勞載荷和極限載荷）進行全面復核，確保機位選擇和風電機組選型的合理性和安全性。另外，風電機組廠家還應結合項目現場建設條件的實際情況，進一步優化道路運輸和吊裝平臺的具體要求和實施方案，協助設計單位和風電開發商進一步降低項目造價和施工難度。最后，風電機組廠家應結合上述因素提出微觀選址方案的優化意見。

風電開發商應協調設計單位和風電機組廠家共同完成微觀選址工作，對設計單位完成的微觀選址方案和風電機組廠家完成的復核結果組織全方位的審查和評估，確保發電量計算模型及風能資源評價結果的準確性、建設條件及設計方案造價水平的合理性，從而保證全場及每個機位點的經濟性，滿足開發商內控經濟指標的要求。

微觀選址至少應形成的主要結論如下表所示：

表1 微觀選址主要結論表

（續表）

風能資源評價

一、測風塔數量

山地風電項目地形復雜的因素為風能資源評價工作帶來了極大的難度，雖然業內已經普遍采用CFD流體模型，但對于距離測風塔較遠，特別是處于紊流區以及海拔較低機位的風能資源水平仍然很難精確評價，盡量樹立較多的測風塔成為降低風能資源評價風險的有效手段，建議山地風電項目單座測風塔代表半徑不宜超過5km，最好在3km以內。如果條件允許，可以在場區內每條山脊上至少樹立一座代表測風塔同時開展測風。另外，對于評價風險較大的區域和機位點，可以進行加密測風，以進一步降低風能資源評價的不確定性，為微觀選址打好基礎。

二、模型驗證

在進行風電機組排布和發電量計算之前，首先應該對風能資源模型進行驗證，并通過調整粗糙度、熱穩定度等模型參數，盡可能提高模型對風電場區域風能資源評價的準確性。模型驗證通常有兩種方法：（1）交叉驗證：場區內有2座及以上測風塔時，可以采用交叉評價驗證的方式，通過調整模型使各測風塔之間能夠相互準確評價；（2）風廓線驗證：測風塔通常會在不同高度進行測風，可以利用風能資源模型對風廓線進行擬合，與實測風廓線進行對比，并通過調整參數使二者保持基本一致，這對風電機組輪轂高度與測風高度不一致的項目至關重要。

可選機位的確定

由于山地風電項目機位影響因素較多，不確定性和現場踏勘難度均較大，應在現場踏勘前做好室內的準備工作，盡可能多地選出可選機位點，以便現場踏勘工作一步到位，盡量避免出現需要反復踏勘、影響項目進度的情況。

一、可布風電機組區域確定（敏感制約因素分析）

風電項目可能碰到的敏感制約因素主要有基本農田、林地、環境保護區、水源保護區、風景名勝區、航空管制區、軍事區、文物、壓礦、行政邊界、墳墓、居民點等，微觀選址前應首先對場址區域內的這些敏感制約因素進行詳細分析，明確具體位置和規避要求，從而確定可以排布風電機組的區域范圍。

二、可選機位的確定

確定風電場內可以排布風電機組的區域范圍后，應采用經過驗證的風能資源模型計算該區域內的風能資源圖譜，掌握區域內風能資源的分布情況，同時，根據風電機組廠家的機位間距要求，盡可能多地在該區域內布置風電機組，不應局限于風電場核準容量和風電機組臺數，并計算所有機位點的等效滿負荷小時數。

根據單臺風電機組設備的價格以及塔筒、基礎、箱變等基本要素的造價情況，結合風電開發商對單臺風電機組經濟效益的最低要求，計算出本項目單臺風電機組應達到的最低等效滿負荷小時數。利用該小時數對所有機位點進行篩選，小于該小時數的機位點應該放棄，其余機位點暫時作為可選機位，待現場踏勘后再做進一步的篩選。

建設條件

山地風電項目地形的復雜性導致每個機位的道路、平臺路等造價成本都不盡相同，故建設條件也成為了山地風電項目微觀選址的重要因素，甚至導致機位點經濟性出現顛覆性的變化，直接影響機位點的去留及排序。

一、地形圖測繪要求

為準確描繪山地風電項目地形條件和精確估算道路、平臺等的工程量和造價，建議1:2000測繪地形圖至少應保證覆蓋所有可選機位點和道路范圍。另外，機位點及道路沿線地形圖測繪應以滿足設計要求為準，局部位置地形圖測繪比例尺應達到1:500。

二、道路

根據可選機位點的風電機組排布方案和風電機組、塔筒等設備的運輸要求，進行場內道路和支線道路的初步設計，所產生的造價成本應按道路具體方案分攤在不同位置的風電機組上，而不是平均分攤，為某個機位單獨產生的道路造價成本應只分攤在該機位上。

三、平臺

山地項目每一個機位點的局部地形都不一致，應根據風電機組設備的吊裝要求進行各個機位點的吊裝平臺設計，并計算相應的工程量和造價。另外，機位點的海拔高度會隨著平臺挖方而降低，這通常會導致機位點發電量的下降，在計算機位發電量時，應對地形圖機位點位置等高線根據平臺方案進行相應的修正，以確保發電量計算的準確性。

另外，集電線路、征地費用等都可能因機位點的選擇產生較大的變化，相關造價成本也應分攤至各機位點，納入機位經濟性比選內容，作為機位去留及排序的影響因素。

表2 機型設計適用氣候條件參數

現場踏勘

微觀選址現場踏勘的主要目的是落實建設條件和敏感制約因素。踏勘前應做好安全防范措施，根據可選機位點和現場情況制定詳細的踏勘方案，明確踏勘路線，聘請當地向導并做好應急措施準備。

設計單位、風電機組廠家和開發商應共同參與現場踏勘工作，對每個機位點的各方向照片（北、東、南、西、中）、平臺、道路、GPS坐標等現場條件進行記錄和說明，根據現場情況對機位點進行微調，并詳細列出現場踏勘后機位點調整情況，完成微觀選址現場踏勘機位記錄表。

風電機組適用性和安全性復核

一、風電機組適應性

任何風電機組的設計都有其一定的適用氣候條件為前提，風電機組適用氣候條件通常要考慮的指標如下表所示：

山地項目各機位點風能資源條件通常有一定的差別，特別是隨著大葉片低風速風電機組技術的不斷發展，風速變化0.2m/s－0.5m/s就有可能適用性價比更高的機型，風電機組廠家應根據各機位點風能資源評價結果針對性地推薦適用機型，以保證風電場整體收益的最大化。

除適用氣候條件外，風電機組適應性判斷還應考慮不同機型在運輸、吊裝等具體要求上的差異，以及由此可能導致的道路、平臺等設計方案和造價成本的變化，必須通過經濟性的綜合比較，為各機位點推薦最適用的機型。

二、安全性復核

風電機組廠家在微觀選址中最核心的作用是對各機位點的風電機組安全性進行復核確認，每個機位點的空氣密度、平均風速、威布爾分布、入流角、風切變、湍流強度、極限風速等參數均應與該機位采用機型的設計適用氣候條件進行對比，凡是超出設計值的機位點均應進行深入的疲勞和極限載荷計算，對風電機組的安全性進行最終確認。另外，各風電開發商和風電機組廠家對單機的尾流損失及風電機組間距通常也有內部的控制標準，對于超出該標準的機位也應進行詳細的載荷計算和安全性確認，保證所有機位點風電機組在壽命期內均能安全穩定的運行。

總結

山地風電項目的微觀選址工作是一項復雜的系統工程，應在排除敏感制約因素的前提下，以經濟性作為主要的機位選擇評價指標，同時綜合考慮現場建設條件進行微觀選址方案推薦。

本文篇幅有限，僅提出了山地風電項目微觀選址的主要原則和基本方法，無法對具體操作流程和技術標準進行詳細描述。目前風電行業內尚無針對風電項目微觀選址工作的行業標準，本文旨在拋磚引玉，希望能與風電行業專家共同探討。

（作者單位 : 中廣核風電有限公司）