风力发电机布置与风能计算.pdf

(ga东水电技术》1999年第2期25

风力发电机布置与风能计算
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王宏飚

(国家电力公司华东勘测设计研究院抗州31(]014)

摘要在风电场设计时．场址桩王的选择、风札布置彤式、发电量计算都是首先必须解决的问题，本文姑
鲁2r_程实际时此作了简单介绍
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W：3-(1)
1前言
式中p为风的密度(kIl3)；
v为风速(m／s)。
我国有丰富的风力资源，初估全国有
由上式可以看出风电场风能的大小是由
253GW．相当于目前全国发电能力的1．4倍
风速起着决定性作用的。
左右。
对于风机来说，并不是所有的风速都可
浙江临海括苍山风电场装机容量
用来发电，只有在切人风速(风力机开始发
19．8MW、安装有33台从丹麦MICON公司
电的最小风速)和切出风速(风力机能发电
引进的单机容量为600kW的大型风力发电
的最大风速)范围内，风机才可利用来发
机组。
电，此范围内的风速称为有效风速。不同类
本文结合括苍山风电场的设计，探讨了
型的风力机，其有效风速范围是不同的，括
一般风电场场址选择、风机布置及电能计算
苍山和鹤顶山风电场安装的进口600kW风
等问题。
力发电机组的有效风速约为4m／s～25m／s。

一般情况下．年平均风速大于6m／s、
2风电场场址选择
年平均有效风能密度大于200W／m、年有效
风速累计时间超过5000h的风场，其风资
风力资源的大规模商业性开发是经济
源可认为是丰富的。
效益作为先决条件的，一般风电场场址的选2)盛行风向较稳定

择可从以下几个方面考虑。一年中，若某一风向的平均频率超过
1)风资源∞％，则可认为该风场有比较稳定的盛行风
风能发电主要是利用风的动能。衡量一向。各风向的年均频率．可从该地区的风向
个地方风能的大小，评价一个风场风能潜玖瑰图上查到。
力，最通常的方法是风能密度计算风能密3)容量系数较大
度就是气流在单位时间内垂直通过单位截面容量系数=
积的风能，其计算公式如下：风机设计年发电量(kw·h)
一
8760(h)×风机额定容量(kW)
t

26《华东水电技术>1999年第2期

若风电场各台风力机的平均容量系数≥径。在高山、海岛等地形复杂地区很难按上
0．3．则可认为发电设备的装机利用小时指述的行距和列距设计从1新江几个风电场的
标较好。风力机布置情况看，因受地形、交通条件的
从浙江已建的一些风电场的实际运行情限制，有些风力机之间的距离只有风轮直径
况看，要使整个风场所有风力机的平均容量的2倍一2．5倍。
系数达到0．3是有困难的，因为风电场风况风机布置时既要充分利用风电场的空间
条件对不同的风力机是不一样，一般只有部和土地，又要尽量避免风力机之间的尾流干
分风力机的容量系数可达到该值。扰。利用目前国内外较通用的WASP风能计
41紊流强度尽量小算软件，可得出每台风力机的尾流影响系
风沿着粗糙的地表运动或流经障碍物数实际布置时，可选择多种风力机的布置
时，风速的大小和方向会发生变化，进而引方案．边计算边调整，按全场平均尾流影响
起风力机出力降低和发生振动，因此在风力系数最小、全场发电量最大并兼顾各单机发
机的选址时要注意使风机位置处的紊流强度电量的原则进行优化，最后确定相对较优的
尽量小。布置方案。
5)风场尽量靠近电弼．且该电网必须具有足
蟹太的窖量4发电量计算
现代风能资源的大规模商业性开发都是
将电能并人大电网。离电网近，可缩短并网风力机年发电量的计算和风力机的布置
线路，降低风电场投资。另外，因风的随机实际上是同时进行的。根据发电量的计算结
性很强，风力机随时要起动并网，也需足够果，结台风力机吊装场地、交通等条件进行
大的电网才可将风力机频繁起动时对电网的风力机位置的调整，力求达到风力机问尾流
冲击减小到最小影响最小，全场发电量最大。
6)交通方便若有风力机轮毂高度的长系列或代表年
运输风力机桨叶等超长部件及数十吨的风况资料，计算单台风力机的年发电量并
重的风力机机舱对公路的承载力及转弯半径不十分复杂，与水能计算十分相似，既可进
等均有一定的要求。行长系列操作，也可进行代表年的操作。
根据每个时段的风况资料，利用风力机
3风机布置的功率曲线，可得出相应时段风力机的平均
出力，进而求出该时段的发电量。将所有时
风机的布置原则一般为：首先考虑场址段的发电量进行累加，可获得计算系列的总
的盛行风向、风速等风况条件，在同等条件发电量，再求出年平均发电量。
下，优先选择那些地质条件良好且便于运输由于风能计算以1h作为1个时段，因
安装的场地进行布置。若地形条『牛允许，宜此其资料输人量非常庞大。
采用短阵式交错布置，成梅花状。现代大型风力发电场的风力机数量少则
与盛行风方向乎行的风力发电机群称为几台、几十台，多则上百台，