关于风电场机组优化选型的探究

关于风电场机组优化选型的探究

周永鹏

（大唐定边风力发电有限责任公司陕西定边718600）

摘要：风电场机组优化选型至关重要，是风场设计阶段重要指标可利用小时数能否顺利实现的关键，同时也是风场盈利水平的重要保障。近年来，随着风力发电机组装机容量不断增加，风场建设、设计企业都不断在风电场机组优化选型方面投入大量精力用于提高风场的可利用小时数，从源头确保风场盈利目标的顺利实现。本文就大唐定边双山（50MW）风电场机组选型，探究不同机组选型下的不同微观选址方案，通过方案对比，确定了最优方案，该方案达到了降低度电千瓦造价、节约土地资源、增加可利用小时数及提高风场盈利水平的效果。

关键词：风电场；微观选址；机组优化选型；方案对比

0引言

当今社会对新能源需求在日益增加,风力发电作为清洁可再生能源在新能源中所占的比重也在不断加大。目前国内即将面对风电竞价和平价上网，如何降低建设投资，增强风场盈利能力成为风电建设一个研究重点。本文以大唐陕西定边双山（50MW）风电场工程机组优化选型为实例，重点从机组选型、设计方案经济性比对等方面分析，得到机组选型最优方案，以期为后续研究提供参考。

1项目实例及存在问题

大唐陕西定边双山（50MW）风电场工程（简称“双山风场”）位于陕西省榆林市定边县，海拔高程在1500m～1800m之间，适宜进行风电项目开发建设。为充分优化机组选型，提高项目收益率，项目公司组织开展了该风电场机组优化选型的探究工作，取得了良好的经济效果。

2风机资源情况介绍

场内90m高度年平均风速介于5.98～6.34m/s之间，年平均风功率密度介于205～241W/m2。主导风向为WNW。综合风切变指数为0.146，空气密度为1.02kg/m3。

3不同选型方案的技术经济比较

3.1风机选型方案

本次拟选机型为GW140-3000、GW140-2500、GW130-2500、GW115-2000，为充分比选各机型适应性及项目经济性，结合风机安全载荷特性，特制定以下四种选型方案：方案一：1台GW130-2500和19台GW140-2500机型；方案二：5台GW140-3000和14台GW140-2500机型；方案三：20台GW130-2500机型；方案四：25台GW115-2000机型。

3.2不同选型方案的技术经济比较

3.2.1风电机组利用小时数对比

经计算，四个方案可利用小时数分别为：2433、2361、2200、2254h。可以看出，四个方案利用小时数平均值为2312h，其中利用小时数最高的为方案一，高于平均值120h，最低的为方案三，低于平均值111h。

3.2.2道路技术经济对比

采用道路设计软件对风场道路进行选线，通过对场区地图的数模化计算每台风机道路工程量，得出技术经济指标如下：

由上表可以看出，方案二与其他方案相比明显节省道路征地，可有效避免土地浪费，同时道路各项施工量均有减少。

3.2.3集电线路技术经济对比

为了能够准确分析集电线路差异，分别对四个方案进行工程量分析。通过计算及市场材料价格得出：方案一线路长度29.8km，铁塔94基，电缆长度4.7km，造价1595.14万元；方案二线路长度29.4km，铁塔93基，电缆长度4.55km，造价1574.61万元；方案三线路长度29.8km，铁塔93基，电缆长度4.7km，造价1595.14万元；方案四线路长度30.8km，铁塔97基，电缆长度5.1km，造价1595.14万元。四种风机分组方案，方案二线路路径最短，造价最低。

3.2.4风机基础方案技术经济对比

本项目采用旋挖混凝土灌注桩基础，基础与塔筒采用基础环连接。通过计算，得出不同方案工程量如下：

由上表可以看出方案三工程量最优。

3.2.5四种方案风场占地对比技术经济对比

风电场建设用地包括永久性和临时性占地。通过计算，不同方案占用土地面积如下：方案一、方案三永久占地约19.3亩；临时占地约543亩。方案二永久占地约18.7亩；临时占地约531亩。方案四永久占地约22.2亩；临时占地约697.8亩。

4结束语

综合以上不同机组选型方案的可利用小时数、道路、集电线路、风机基础、占地对比，结合技术经济分析得出工程费用分别为：方案一40299万元，方案二39924万元，方案三40532万元，方案四41354万元。通过计算得出项目内部收益率方案一最高，方案四最低（因内部收益率为保密项，故只对收益率进行排序）。故本风场采用19台2.5MW140风机+1台2.5MW130风机的选型方案综合更优，可降低工程造价约1000万元，提高项目内部收益率1.93%。通过本次机组选型及微观选址方案对比，从源头上保障了风场建设收益率，为企业提升经济效益打下了坚实的基础；也节约了风场建设的土地占用，带来较好的社会效益。同时为其他风电场建设过程中机组选型提供了有效参考。

由本文可见，大兆瓦风机选型的优势在于可使风机机位明显减少，节省土地征用费，可有效避免土地浪费；降低基础造价、电缆造价、施工造价等，还能有效缩短建设工期。尤其在目前国内即将面对的风电竞价和平价上网背景下，大机组选型解决方案具备绝对优势。未来风电行业将逐渐向大兆瓦风机选型靠拢。