平坦地區(qū)基地規(guī)模風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型的初步分析

［摘要］隨著現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，大容量機(jī)組的安裝可以降低風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本。針對(duì)市場(chǎng)上目前的主流機(jī)型，在平坦地形區(qū)域內(nèi)，選取單機(jī)容量7.5 MW及以上的風(fēng)力機(jī)組進(jìn)行發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)性測(cè)算。結(jié)果表明：輪轂高度和葉輪直徑相同的條件下，單機(jī)容量越小，發(fā)電量和年利用小時(shí)數(shù)越高；單機(jī)容量相同的條件下，葉輪直徑越大，發(fā)電量和年利用小時(shí)數(shù)越高；單機(jī)容量和葉輪直徑相同的條件下，輪轂越高，發(fā)電量和年利用小時(shí)數(shù)越高。大容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總投資較少；同一機(jī)型不同輪轂高度的機(jī)型隨著輪轂高度增加，度電成本降低。

［關(guān)鍵詞］風(fēng)力機(jī)組；發(fā)電量；風(fēng)機(jī)選型；大基地

在控制全球變暖以及推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展的進(jìn)程中，大規(guī)模新能源的建設(shè)已作為全球各國(guó)低碳、綠色可持續(xù)的發(fā)展共識(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為新能源發(fā)電的重要組成部分，其作為一種清潔能源發(fā)電方式優(yōu)勢(shì)明顯，隨著我國(guó)頒布的“雙碳”目標(biāo)，進(jìn)一步推動(dòng)了風(fēng)電行業(yè)的迅速、大規(guī)模發(fā)展。大力開(kāi)發(fā)利用風(fēng)電，是改善以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，改善能源供應(yīng)安全，緩解能源利用造成的環(huán)境污染，促進(jìn)我國(guó)能源與經(jīng)濟(jì)、能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要選擇；是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要、戰(zhàn)略措施[1-3]。

風(fēng)電機(jī)組選型對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)整體效益的意義重大，一般需要考慮的因素包括風(fēng)電場(chǎng)周?chē)慕煌ū憷潭取L(fēng)電機(jī)組的適用性以及造價(jià)方面等。風(fēng)電場(chǎng)容量一定的情況下，單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的容量越大，風(fēng)電場(chǎng)整體利用的土地面積就越少、項(xiàng)目造價(jià)更低，可提高工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于特定的風(fēng)電場(chǎng)，結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域的風(fēng)資源數(shù)據(jù)，在一定范圍內(nèi)選擇單機(jī)容量，進(jìn)行多種機(jī)型比選，通過(guò)比較各機(jī)型的經(jīng)濟(jì)性，選取適合于本項(xiàng)目的機(jī)型。

大容量機(jī)組的安裝可以降低風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本，從而降低風(fēng)力發(fā)電的成本，提高風(fēng)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，隨著現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)向著增大單機(jī)容量，減輕單位千瓦重量，提高轉(zhuǎn)換效率的方向發(fā)展[4，5]。

1 計(jì)算案例

研究區(qū)位于內(nèi)蒙古西部阿拉善盟境內(nèi)的沙漠戈壁地區(qū)。場(chǎng)地地形起伏較小，地勢(shì)平坦。規(guī)劃風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量1000 MW。

利用WT軟件針對(duì)目前市場(chǎng)上主流的單機(jī)容量不同的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)比較分析，統(tǒng)計(jì)得到各方案發(fā)電量，最后做出經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)地形平坦，屬于荒漠草原，計(jì)算使用的風(fēng)資源采用該區(qū)域測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)資料，風(fēng)況符合本區(qū)域氣候特征，數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》（GB/T 18710-2019）的要求。

2 風(fēng)資源分析

本次主要利用收集的項(xiàng)目場(chǎng)地附近的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)。編號(hào)36#的測(cè)風(fēng)設(shè)備在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)，測(cè)風(fēng)高度100 m，以此進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源分析。

依據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》（GB/T 18710-2019）原則，對(duì)測(cè)風(fēng)塔主要參數(shù)進(jìn)行合理性分析，并對(duì)不合理數(shù)據(jù)和缺測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理方法如下：

（1）統(tǒng)計(jì)所有不合理的數(shù)據(jù)和缺測(cè)的數(shù)據(jù)；

（2）依據(jù)原則，對(duì)數(shù)據(jù)再次通過(guò)合理性判別方法篩選得到不合理數(shù)組，利用相關(guān)法替換不合理和缺測(cè)數(shù)據(jù)。

根據(jù)上述原理，以及傳感器同時(shí)記錄的可供參考的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析、處理、替換、插值、整理后，得到連續(xù)一年對(duì)風(fēng)塔的實(shí)測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。為了得到各通道連續(xù)一年無(wú)空缺的實(shí)際測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)和風(fēng)向數(shù)據(jù)，通過(guò)同時(shí)期記錄的參考數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析、校值后整理獲得。計(jì)算、分析、整理以及統(tǒng)計(jì)后的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)完整率應(yīng)該滿足《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》（GB/T 18710-2019）中對(duì)數(shù)據(jù)完整率的要求。