風力發電工程項目研究設計與開發論文(完整版)

　　

【正文】 性，如強風暴沙暴會使葉片轉速增大產生過發，葉片失去平衡而增加機械磨擦導致機械部件損壞，降低風力發電機組使用壽命，嚴重時會使風力發電機組破壞；多雷電區會使風力發電機組遭受雷擊從而造成 風力發電機組毀壞；多鹽霧天氣會腐蝕風力發電機組部件從而降低風力發電機組部件使用壽命；覆冰會使風力發電機組葉片及其測風裝置發生結冰現象，從而改變了葉片翼型，由此改變了正常的氣動力出力，減少風力發電機組出力，葉片積冰會引起葉片不平衡和振動，增加疲勞負荷，嚴重時會改變風輪固有頻率，引起共振，從而減少風力發電機組壽命或造成風力發電機組嚴重損壞；葉片上的積冰在風力發電機組運行過程中會因風速、旋轉離心力而甩出，墜落在風力發電機組周圍，危及人員和設備自身安全，測風傳感器結冰會給風力發電機組提供錯誤信息從而使風力發電機組產 生誤動作，等等。一般來說，根據氣候和地理特征，某一地區基本上只有一個或兩個盛行主風向且幾乎方向相反，這種風向對風力發電機組排布非常有利，考慮因素較少，排布也相對簡單。但是，風能應用實際工作中，首先應予考慮的是如何選擇好風力發電機組的安裝場地。風功率密度的計算可依據該地區多年的氣象站數據和當地測風設備的實際測量數據進行；也可利用 WAsP 軟件對風速風向數據進行精確的分析處理后計算。由于風的隨機性，計算時一般按年平均來進行計算。 二、風能資源評估參數 建設風電場，選定合適的場址是至關重要的。氣壓和溫度，每個風電場場址只需安裝一套氣壓傳感器和溫度傳感器，其塔上安裝高度為 2~3m。 為進行精確的風力發電機組微觀選址，現場所安裝測風塔的數量一般不能少于 2 座。有關風電場宏觀選址見本章第二節。 一、 風能資源評估步驟 對某一地區進行風能資源評估，為風電場建設項目前期所必須進行的重要工作。風電場的規劃設計，屬風電場建設項目的前期工作，需要綜合考慮許多方面，包括風能資源的評估、風電場的選址、風力發電機組機型選擇和設計參數、裝機容量的確定、風電場風力發電機組微觀選址、風電場聯網方式選擇、機組控制方式、土建及電氣設備選擇及方案確定、后期擴建可能性、經濟效益分析等因素。隨著風力發電技術的不斷完善，根據國內外大型風電場的開發建設經驗，為保證風力發電機組高效率穩定地運行，達到預期目的，風電場場址必須具備有較豐富的風能資源。 風電場宏觀選址遵循的原則一般是，應根據風能資源調查與分區的結果，選擇 最有利的場址，以求增大風力發電機組的出力，提高供電的經濟性、穩定性和可靠性；最大限度地減少各種因素對風能利用、風力發電機組使用壽命和安全的影響；全方位考慮場址所在地對電力的需求XX 本科畢業設計說明書 2 及交通、電網、土地使用、環境等因素。這通過在場區設立單個或多個測風塔進行。如果測風塔必須位于 障礙物附近，則在盛行風向的下風向與障礙物的水平距離不應少于該障礙物高度的 10 倍處安置；如果測風塔必須設立在樹木密集的地方，則至少應高出樹木頂端 10m。該塔可以是固定的，也可以是移動的，測風儀應安裝在 lorn 和大約風力發電機組輪轂高度處（ 30m~70m）；若測風的目的是要對風電XX 本科畢業設計說明書 3 場進行長期風況測量及對風電場風力發電機組進行產量測算，則應采用設立多層測風塔長期測量有關數據，測風儀應安裝在 10m、 30m、 50m、70m 高度甚至更高。風能資源分析評估是設計選擇建 設風電場首要的條件。 由風能公式可知，風功率密度只和空氣密度和風速有關，對于特定地點，當空氣密度視為常量時，風功率密度只由風速決定。一般年風能可利用小時數大于 2020h 的地區為風能可利用區。本節主要從氣象角度考慮如何進行風電場選址。 由于風是隨機的，加之場地表面粗糙的地面和附近障礙物的影響，由此產生的無規則的湍流會給風力發電機組及其出力帶來無法預計的危害：減小了可利用的風能；使風力發電機組產生振動；葉片受力不均衡，引起部件機械磨損，從而縮短了風力發電機組的壽命，嚴重時使葉片及部分部件受到 不應有的毀壞等等。 要考慮電網現有容量、結構及其可容 納的最大容量，以及風電場的上網規模與電網是否匹配的問題；風電場應盡可能靠近電網，從而減少電損和電纜鋪設成本。地形單一，則對風的干擾低，風力發電機組無干擾地運行在最佳狀態；反之，地形復雜多變，產生擾流現象嚴重，對風力發電機組出力不利。有關規范規定風力發電機組離居民區的最小距離應使居民區的噪聲小于 45dB（ A），該噪聲可 被人們所接受。一般，風電場選址研究需要兩年時間，其中現場測風應有至少一年以上的數據。當氣流流過障礙物時，由于障礙物對氣流的阻礙和遮蔽作用，會改變氣流的流動方向和速度。作為一般法則，障礙物的寬度 b 與高度 h 比 b/A≤5 時，在障礙物下風方向可產生 20 倍障礙物高度 h 的強的擾動尾流區，寬度比越小減弱越快，寬度 b 越大，尾流區越長。 二、復雜地形 復雜地形是指平 坦地形以外的各種地形，大致可以分為隆升地形和低凹地形兩類。新疆阿拉山口風區，屬中國有名的大風區，因其地形的峽谷效應，使風速得到很大的增強。另一方面，由于地形變化劇烈，所以會產生強的風切變和湍流，在選址時應該注意。應避免在整個背風面及山麓選定場址，因為這些區域不但風速明顯降低，而且有強的湍流。如果排列過密，風力發電機組間 的相互影響將會大幅度地降低排列效率，減少年發電量，并且產生的強紊流將造成風力發電機組振動，惡化受力狀態；反之，如果排列過疏，不但年發電量增加很少，而且增加了道路、電纜等投資費用及土地利用率。 對復雜地形 如山區、山丘等，不能簡單地根據上述原則確定風力發電機組位置，而是根據實際地形，測算各點的風力情況后，經綜合考慮各方因素如安裝、地形地質等，選擇合適的地點進行風力發電機組安裝。 2. WAsP 的輸入數據 1）氣象數據輸入 應提供 3 年以上的統計數據，最少 1 年，由當地氣象臺、站提供。~30176。例如，某一個扇區地形的四個分區內的粗糙等級分別是 0、 0、 3，即在這個扇區內的地形粗糙度等級 0出現的次數為 2，粗糙度等級 2 和 3 出現的次數分別為 1，則其 ZOR為；同理，當粗糙等級分別是 3 時，則其 ZOR為 。 4）復雜地形數據輸入 復雜地形對風的影響可以由高靈敏度的 “ 上升式 ”極坐標網表示并輸入。當驗證風力發電機組排布是否合理，哪一種排布方式最理想時，可利用丹麥國家實驗室開發的繼風能資源分析處理軟件 WAsP 之后的 PARK 軟件（風電場風力發電機組尾流計算及最佳排列計算軟件）或英國 GH有限公司開發的 WindFarmer軟件（風電場設計和優化軟件）進行。在前期工作中，項目建議書的作用主要體現在三個方面： 。 ，在項目建議書批準后，方可開展對外工作。 XX 本科畢業設計說明書 15 在編制風電場項目 建議書階段需要運用和計算的指標不多，而且大多采用靜態指標，對一般數據的精度要求不高。 2）介紹項目業主情況，對改擴建項目要說明現有企業概況。 2）主要生產協作條件情況，水電及其他公用設施、地點材料的供應分析。 2）項目的社會效益和社會影響的初步分析。 ：要著重說明利用外資發展國內風電、提高國內風電技術水平的必要性和可能性。 ，分析建設地點的施工及生產條件，如地質條件、海拔、溫度及空氣密度等；主要生產協作條件情況，水電及其他公 用設施、材料的供應分析。因此，凡在一個總體設計或初步設計范圍內經濟上統一核算XX 本科畢業設計說明書 18 的整體工程、配套工程及附屬設施，應編制統一的項目建議書。 第三，項目社會效益和經濟效益的初步分析，其中，建設措施側重于項目總投資估算和資金籌措的可能，經濟評價側重于項目的建設措施以及贏利能力評價 第二章 項目可行性研究 第一節 可行性研究的意義和作用 通過風電場項目預可行性設計階段，經有關主管的上級部門的審批立項后。設計單位應提供給業主一份風電場項目可行性報告包括文中的插圖和報告的附圖，報告里應對風電場進行合理的并 進行優化了的風力發電機組布置；從技術經濟比較，選擇了適合于本風電場的風力發電機組機型；經過論證、比較，優選了接人電力系統和電氣主接線方案；并從施工角度推薦了使工程早見成效的施工方法；經過工程投資概算和財務分析，測算并評價工程可能取得的經濟效益、業主可能獲得的回報率。選擇發電量較大并符合風力發電機組的安裝條件和運輸可能性以及減少尾流影響的因素選定機位。由風電場設計單位完成編寫風電場可行性研究報告中接入系統的章節。風力發電機組的大修可以外包（委），不需要建立大 修機構。 ：風電場項目所在區域環境現狀和工程建設主要施工內容進行分析，工程建設 期可能造成的環境影響問題主要有林地的征用、水土流失、植被的破壞、施工噪聲、施工生活廢水和施工粉塵等問題需進行述說和采取相應的措施。’ 斷路器，還是選用真空斷路器等設備。 ：根 據現場測站和氣象站的風能資料，經過相關分析等手段，推算出本風電場地區代表年的風力發電機組輪轂高處的風速、風向，如需要還推算出輪轂高度的多年平均大氣壓和溫度。 。 第二節 設計內容 一、總體設計 1： 1000 地形圖的測繪。一般采用鋼筋混凝土條形基礎，基礎頂預埋槽鋼以支承箱式變電站。否則可選用普通的導線，可按照行標 DL/T601—1996《架空絕緣配電線路設計技術規程》。對內道路是每臺風力發電機組機位之間的通道和風力發電機組至風電場專用的變電所的道路。 三、報建程序 建設單位（業主）填寫統一格式的 “工程建設項目報建登記表 ”經上級主管部門批準后，連同應交驗的文件資料一并報建設行政主管部門。 表 51 本期風電場建設總進度表 。 3. 選擇工作中注 意事項 1）建設監理是一種高智能的有償技術服務。 三、風電場建設監理的主要內容 在建設施工前期階段，協助編制工程建設計劃，協助進行施工招投標，協助進行采購招投標，協助簽訂施工合同和采購合同；在建設實施階段控制建設的投資、工期和工程質量；進行工程建設合同管理；監督施工安全與環境保護；協調有關單位間的工 作關系。 四、建設監理合同 包括《工程建設監理合同標準條件》和《工程建設監理合同專用條件》（以下簡稱《標準條件》和《專用條件》）。） 3. 與設計單位的關系 協作與配合的關系。國家另有規定，必須由有資質的合法的招標公司組織招標的，應按規定要求辦理。設計單位駐施工工地代表應參加由監理單位主持召開的設計交底會、協調會，配合 監理單位處理變更和索賠事宜。《標準條件》包含了監理單位的義務權利和責任；建設單位（業主）的義務、權利和責任；合同生效、變更與終止；監理酬金；爭議的解決；其他等條款內容。 在建設施工前期準備階段確定工期目標并將其納入承包合同；在施工階段審查施工組織設計和進度計劃，并緊密實時跟蹤，排除干擾，做好監督和協調，保證 Ⅰ 期目標實現。在滿足基本要求的前提下，再考慮報價。 [attachment=2111] 第三節 委托建設監理 風電場建設涉及到風力發電、輸變電、建筑、道路等工程，是一項多專業多學科的系統工程，建設單位（業主）要依靠自身的力量管理好風電場建設是比較艱巨和吃力的工作，而且多數風電場的建設單位（業主）還不具備完全依靠自身力量管理好風電場建設的能力和條件。 編制本期風電場建設計劃，要在保證質量和安全的前提下，以工程進度計劃為主，完成包括建設準備工作計劃、投資計劃、物資供應計劃、運輸計劃、勞動培訓計劃、成本計劃等配套計劃的編制。 綠化設計的目的是恢復和加強風電場未建設前的環境保護，綠化設計的地區一般在變電所內外地區，以及在新、舊公路兩側種植當地能生長的植物。 六、中央控制室及其他建筑物設計 由于風電場專用的變電所和風電場一般是同一業主（出資者），為了統一管理和減少運行人員和節約建筑面積，風電場的中央控制室和變電所的中央控制室可合而為一。箱式變壓器的型號可選擇干式也可選擇油浸 ，視風電場的具體情況，如風電場場地周圍的樹木較多，則選擇干式變 壓器較好，反之，可選用油浸變壓器或選用干式變壓器。微觀選址后提供給業主的是每臺風力發電機組的地理位置（ X 軸和 y 軸的數值），高程以及每臺機組的發電量。 第四節 可行性研究報告的報批 設計單位將風電場項目的可行性研究報告提交業主單位，由當地主管部門組織審查，審查的主要目的是工程項目技術上可行性，經濟上合XX 本科畢業設計說明書 23 理性、更重要 的是要審批是否符合電力發展規劃、環保要求、水土保持、能否占用土地和允許的上網電價等。 4. 項目任務與規模。 概算的編制可按以下幾項進行編制： 1）總概算表； 2）機電設備及安裝工程概算表； 3）建筑工程概算表； 4）施工臨時設施概算表； 5）其他費用概算表； 6）聯網工程概算表。風力發電機組在運行過程中可能產生噪聲污染，風力發電機組若布置不當可能影響景觀及運行期間風力發電機組是否對候鳥的遷徙需進行評估。預計風電場項目建設工期，繪制施工總進度表。然后經過技術經濟比較選定若干串的一機一變組成一組，根據風電場的裝機容量，確定一機一變的組數。 五、風電場接入電力系統及風電場主接線設計 根據風電場所在地（省及地區）的電力系統規劃、地區風電場規劃、風電場近幾年建設的計劃以及工程布置等具體條件 ，確定風電場接人電力系統的方案。