风力发电场答案1
第一章
风电场:风力发电场是将多台并网型风力发电机组安装在风力资源好的场地,按照地形和主风向排成阵列,组成机群向电网供电;
美国:19世纪80年代开始发展新能源,石油危机以后政府鼓励发展可再生能源,后1986年优惠政策中止,新能源出于徘徊期,20世纪90年代后期,新能源开始回升;
欧洲:化石资源相对贫乏,丹麦作为风电发展的先驱,于19世纪开始发展风电,德国对丹麦的闭锁,促进了丹麦风电的发展;
德国:中等的风能资源,风电规划类似于丹麦,民众参与,土地租赁;
西班牙:良好的风资源,岛国,电网比较薄弱;
印度:严重缺电,化石资源不丰富,13年风电总装机容量位于世界第五;
中国:1989年山东最先引进丹麦风机,03年以来进入了快速成长期;现状:风资源评估已近较为成熟,准确度有待进一步提高,陆上以1.5mw机组为主,单机容量逐渐增加,提高塔筒高度;2013年中国(不包括台湾地区)新增装机容量16088.7MW ,累计装机容91412.89MW ,年增长21.4%;
发展趋势:1海上风电场 2大容量机组 3更准确的风资源评估软件 4接入电网
第二章
风资源测评
测风系统包括:传感器 主机 数据存储装置 电源 安全与保护装置
传感器分为风速传感器、风向传感器、气温传感器、气压传感器和湿度传感器等,用来测量指定的环境参数;
风能资源测量仪器:风速计,风向计,温度计,压力计
风速计:旋转式(风杯式,螺旋桨叶片式),声学,压力式,散热式,激光
杯式风速传感器工作原理:
时间常数:风吹过风速计时使风速计在经过一个风速的突然变化后恢复到63%的均衡速度所需要的最短时间
距离常数:时间常数*平均速度
优点:造价低、耐用,不受风向变化的影响等
缺点:1风速降低时,由于惯性作用,减速慢 2对于阵风测量精度低3风杯受到的风压力正比于空气密度,空气密度的变化将会影响测量精度
风向传感器包括:风向袋,风信鸡,风向标;
风向标:一般是由尾翼、指向杆、平衡器及旋转主轴4部分组成的首尾不对称的平衡装置; 测风塔分为:圆筒式(拉绳式,自力式),桁架式;
测风塔地点选择:1尽量远离障碍物;否则在盛行风向的下风向与障2碍物的水平距离不应少于障碍物高度的10倍3应选择在风场主风向的上风向位置4选择的位置要具有代表性,能够代表场址的主要范围5要考虑测风塔附近陡峭地形对低层测量的影响6要考虑土地利用、建筑许可、入场道路等因素;
数量:1一般一个:至少在轮毂高度进行风速、风向测量,一般风资源测试时间为一年2复杂地形条件下需要更多的测量塔;
测风仪在测风塔上的安装:1一座测风塔上应安装多层测风仪,以确定风速随高度的变化(风剪切效应)2至少在10m 高度和拟安装风力发电机组的轮毂中心高度处各安装一套风速风向仪3温度计、压力计一般安装高度较低,一个风场安装一套即可;
1上层传感器安装在离塔架顶端至少0.3m的位置,以减少塔影效应2传感器要安装在单独的横梁上,支架应水平地伸出塔架以外至少3倍桁架式塔架的宽度,或6倍圆筒式塔架的
直径3传感器安装在塔架主风向的一侧4传感器的位置应在支架以上至少8倍支架直径的高度;
评估指标:1平均风速2风功率密度3主要风向分布4年风能可利用时间
应收集的数据:1风电场附近气象站、海洋站等长期测站的观测数据2风力发电场现场测风数据;
测风数据处理包括:对数据的验证、订正,并计算评估风能资源所需要的参数;
数据的验证包括:完整性检验(数量,时间顺序),合理性检验(范围,相关性,变化趋势检验)
订正的目的:根据风场附近长期测站的观测数据,将验证后的风场测风数据订正为一套反映风场长期平均水平的代表性数据; 风切变指数:风速在垂直于风向平面内的变化,其大小反映风速随高度增加的快慢;
湍流强度:风能资源评估中采用的湍流指标是水平风速的标准偏差,再根据相同时段的平均风速计算出的湍流强度;
边界层:
几个风速:
评估软件:WAsP WindFarmer(设计和优化集成) WindPRO(评估和设计) Meteodyn WT(负责地形评估) WindSim(相对复杂地形的选址和评估)
WAsP功能:1、原始测风数据的统计分析2、生成风能资源分布图3、用风能资源分布图推算某点的风况4、单台风电机组的年发电量计算5、风电机组的尾流损失,总发电量计算 1WAsP 软件主要针对欧洲的风资源分布特点开发2假设风速分布服从weibull 分布主要适用于较为平坦的地形,对于复杂地形如坡度较大时,
其计算结论存在较大的误差3发电量计算没有考虑非标准状况下,空气密度的变化带来的发电量偏差4数学模型也有一定偏差
风电场宏观选址:是在一个较大地区内通过对若干场址的多方面的考察后,选择出风能资源丰富最有利用价值的过程;
选址原则:1风能资源丰富,风能质量好2符合国家产业政策和地区发展规划3满足联网要求4具备交通运输和施工安装条件5地理及地质情况6地形条件7满足环境保护的要求8满足投资回报要求
选址步骤:1确定备选场址2现场考察3风能资源测量4场址比选
机组选型原则:1质量保证和安全要求2制造企业的综合实力3满足场址的气候条件4顺应风电机组发展趋势5满足场址的交通运输及安装条件6经济性比选7付款方式、技术服务和技术保障
机械选型包括:机械选型和电力系统设计选型;机械部分:水平轴垂直轴,上下风向,叶片数,传动系统(直驱,齿轮箱,半直驱),主轴齿轮箱发电机相对位置(紧凑型,长轴布置型)功率控制方式:主动失速,被动失速,变桨控制;运行方式:定速,变速,双速; 电气选型包括:1风力发电场接入电力系统方案2风力发电场主接线3风力发电场配电线路4风力发电场变电所设备
选型步骤:1、根据交通运输条件和安装条件,结合当前市场的主流,确定单机容量的范围 2、根据当地的风资源及气候条件,确定几种备选的机型3、用WAsP软件将几种备选机型作初步布置,计算出其理论发电量4、对各备选机型及其配套费用作投资估算。5、计算各备选机型的度电成本、千瓦投资等指标6、结合各备选机型的特征参数、结构特点、控制方式、成熟性、先进性、售后服务等进行综合的技术经济比较,确定机型
微观选址:就是确定每台风力发电机组在风电场的具体位置;优化过程:最大发电量,最小载荷;
微观选址基本原则:1在风功率密度高的地点布置风机2尽量集中布置3尽量减小机组间的尾流影响4避开障碍物的尾流影响区5根据地形选择合适的布机方式6需满足机组运输和安装条件7视觉上尽量美观;
需要注意的问题:土地类型避免占用耕地,噪声,光影效应,避开坟地;
一次系统概念:发输变配送相关的设备组成的系统包括:1风电机组2集电系统3升压变电站4厂用电系统
要求:可靠性 灵活性 经济性
二次系统概念:对一次设备进行监测,控制,调节,保护及为运行维护人员提供运维工况和生产指挥信号所需的低压电气设备;
包括主要二次设备(继电器,接触器,控制开关等),二次回路,计算机监控系统,保护、测量和信号,直流系统设计,行政和生产调度通信,风电场场内通信;
塔架基础分类:几何形状:圆形方形多边形;埋置深度:浅基础,深基础;形式:扩展基础,桩基础,岩石锚杆;
扩展基础:用于荷载大、地基承载力不足的情形
桩基础:用于地质条件比较差的地方(浅层土质不良)
岩石锚杆:岩石地基上
反应风电场项目盈利能力的主要财务指标:1项目投资财务内部收益率2项目投资财务净现值3项目资本金财务内部收益率4项目资本金财务净现值5项目投资回收期6项目总投资收益率7项目资本金净利润率
内部收益率:风力发电项目在整个计算期内各年净现金流量现值累计等于零时的折现率 财务净现值:按行业的基准收益率或设定的折现率将项目期计算期内各年净现金流量折现到建设期初的现值之和
偿债能力的主要财务指标:1利息备付率2偿债备付率3资产负债率
影响风力发电经济性的主要因素:1场址影响因素(宏观选址,测风,机组排布,设备选型)2投资及融资影响因素(造价,贷款)3正常发电期影响因素(发电量,运维水平,管理水平,发电环节的税收政策)
可行性研究意义:1优化机组布置及预测发电量2确定适合本风场的机组机型3优选接入电力系统和主接线方案4推荐使工程早见成效的施工方法5测算评价工程可能取得的经济效益和回报率
可研包含内容:1概述报告主要内容2简述风能资源概况3工程地质4项目任务和规模5风电机组选型布置6电气方案7土建工程8施工组织设计9工程管理设计10环境保护和水土保持设计11劳动安全与工业卫生设计12工程设计概算13财务评价14节能设计15招标方案16风险分析17结论和今后工作意见18附图附表附件
计算风电场的年发电量2种方法:1利用WAsP等软件工具2巨额和风电场的风频分布与机组的功率曲线按公式计算
第五章: