论文部分内容阅读
【摘要】：本文首先分析了我国风能的分布情况，继而探讨了如何进行风电场的建设，最后研究了风电场的相关运行问题，旨在为风电场的建设和运行提供一些助益。
【关键词】：风电场 建设 运行 研究
1.我国风能的分布情况
我国陆地风能主要分布在三北地区（东北三省、河北、内蒙古等）。在这些地区的风功率密度可达300W/㎡以上，甚至500W/㎡以上，可用风能储量200GW左右，约占全国陆地可用储量的80%；沿海及岛屿地区的风功率密度范围在200—500W/㎡之间，可用风能储量11GW左右，约占全国陆地可用储量的4%；东南沿海地区，可用风能储量700GW左右，约是全国陆地可用储量的3倍。[1]
2.风电场的建设
在国家相关政策的支持下，我国风力发电事业获得了快速的发展。在科学技术的带动下，国内新建风电场的单机容量以及整体规模相较过去几年有了非常显著的提高。风电场的建设可大概分为两个阶段，一是开发阶段，二是建设阶段。根据经验分析，在建设阶段，15MW以下的中小型风电场大概需要1年的时间；大型风电场大概需要1—2年的时间。至于开发阶段所需用时，通常是难以估计的，其中计划获批耗时一般由强制性程序以及建设工程数量这两大因素决定，短则6个月，长则5年，甚至更久。风电机的正常服役时间一般为20年。
2.1启动、评估阶段
在该阶段进行工程项目相关基本参数的确定，包括以下几个方面：1）风电机的数量、型号以及总安装容量；2）风电场的最佳选址；3）国家及地区的法律法规。[2]
风力发电机的确定是风电场建设的重中之重，甚至可以说是决定性因素。通常风力发电机组造价大约是总造价的70%。对风力发电机选型时，不仅要进行技术分析，而且要做经济对比，还要研究其和风资源的匹配程度。当前，我国最常见的风力发电机型有三大类，一是异步风力发电机，二是双馈异步风力发电机，三是直驱式交流永磁同步发电机。选择过程中，应优先选择国产机组，因为某些国产机组的各方面性能完全能够满足实际需要，而且在售后服务方面也颇具优势，另外，只有支持国货，才能使其获得进一步的提升，这也是政治层面的需要。作为风电机组的生产厂家则应该不断科研攻关，提高竞争力，利用良机，跨越发展。从表1中可以看出东山岛风电场在风电机方面的配置。[3]
大面积、超大面积的场址对于风电场而言是相当必要的。根据叶片直径大小，风力发电机彼此距离以及和建筑物的距离一般设定在300—500m，从而满足降噪方面的需求以及安全方面的保障。就一般情况而言，平地以及多山地区顶部的开阔地带是较为适宜的选址对象。接下来的工作便是评估当地长期以来的风能资源情况，方法有两种，一是查询、分析过去的监测数据，二是自己开展长时间的监测活动，然后将那些从长远角度分析不合适的地址剔除掉。
选址结束后，还要继续其他方面的可行性研究，其中财政可行性是研究的重点。没有效益的项目自然无法吸引投资，建设也就无从谈起。风能资源评估以及后续的年能量估计是至关重要的，是项目收益的决定性因素。研究数据表明，风的能量和风速的三次方成正比例关系。研究当地气象台提供的风速数据，可较为直观地了解当地的风速分布情况。研究四季风速的相关变化资料，一般最少需要一年的完整数据。[4]
确定基本安装容量参数之后，接着便需要确定风电场建设的各个细节。风电场的产出由两个因素决定，一是当地的风速分布，二是风电机的具体位置。根据以上两点计算净产出以及可能的损失，如维持运转损失、网损以及设备可用率等。
2.2建造阶段
建造阶段的跨度较大，从开工到交付，从交付在到可运行，这些过程中的所有活动都属于建造阶段的一部分。
风电机不仅体积巨大，而且异常沉重，所以，要格外关注交通运输地点的选择。为了方便现场储存以及组装工作，应在每一个塔座下面预留一个规格为80m×50m左右的空间。所有部件的制造、主要部件的组装都是在风电机生产厂家的工厂中完成。在运输和安装的过程中，要尤为注意以下七个主要部件：1）基础锚以及柱；2）三或者四塔筒部件；3）地面控制器以及开关；4）组装完毕的机舱；5）轴与转动叶片；6）风电场监控与数据采集系统；7）变压器。[5]
3.风电场的运行及维护
3.1电价
我国已投入使用风电场的电价一般集中在0.46—1.2元/kW.h这个范围之间。当前，我国风电上网电价主要分为三大类，一是成本利润电价，二是特许权招标电价，三是全省统一电价。电价无论是过高，还是过低，都将影响风电事业的健康发展。坚持合理的电价才是吸引投资，维持风电事业可持续发展的有力保障。最近几年，受特许权招标项目的影响，风电上网电价被大大降低了。值得一提的是，参与风电场竞标者中大部分属于国有企业，这类企业不特别注重利润，一味强调低电价，势必影响风电项目的正常发展。想要科学地、合理地、高效地降低风电电价，扶持国内风电设施设备制造企业，攻关核心技术，提高数量和质量，才是长久之计。[6]
3.2并网对风电场系统运行的影响
在风电场系统中，其出力的随机性以及难控性给正常运行带来了一系列不良的影响。风电容量可信度不高，于是在电网有功、无功平衡调度方面便存在诸多难题，以至于被电网调度运行部门普遍认为仅能提供电量，无法提供容量。即使电网处于高峰负荷状态，也不指望风电场能发挥带载负荷的功能。电网中，如果风电容量比例相对较高，那么有可能导致某些电能质量问题，如电压波动和闪变、频率偏差以及谐波等。值得注意的是，分析电网稳定性的相关问题时，需要对系统的静态稳定、动态稳定，还有暂态稳定进行反复验证。如果是由异步风力发电机组成的风电场，还要重点研究电压稳定性问题。
3.3风电场运行风险的防范
为了减少或控制风电场的运行风险，应从多个角度，包括公司治理、企业文化、人才培养、市场开发、项目建设以及风电场运行等，建立起科学的、完备的管理体系，最终达到公司的经济目标以及其他目标。还应制定风险应急预案，健全风险防范系统，从源头上控制风险、减少，最终服务于公司的可持续发展。[7]
4.结语
风电场不管是建设环节，还是运行环节，都应该将科学规范作为指导性的原则，以实现项目投资的有效利用以及收益的最大化。我国的风能资源是较为丰富的，所以，推进风力发电事业在我国是可行的、有前景的。另外，风能利用也是我国环保事业的重要组成部分，在能源结构的调整方面以及在减少进口能源方面将发挥着越来越重要的作用。可持续发展的道路，是我国前进过程中的必由之路，因此，更多的可再生能源优惠政策将会陆续出台，我国的风电事业也会由此进入一个高速发展的时期。
参考文献：
[1] 苏宏升，赵峰. 风电场关键设备的可靠性及维护管理模式分析[A].2011年全国电子信息技术与应用学术会议论文集， 2011 .
[2] 单晓晖. 浅论风力电场的建设和运行[J].科技创新导报， 2010，（22） .
[3] 张红霞. 浅谈绿色能源—风力发电的发展现状和发展趋势[J].内蒙古科技与经济， 2012，（06） .
[4] 汤锦元. 东白山高山型风电场构建及效益[J].农村电气化， 2011，（01） .
[5] 赵德超. 风电场建设的工程测量及技术管理[J].云南水力发电， 2012，（05） .
[6] 侯培民，唐述潮，吴敏青，王缨. 石化企业海边建设风电场调研探析[J].石油化工技术与经济， 2011，（05） .
[7] 胡志鹏. 大规模风电的并网瓶颈及其对策[J].电气制造， 2011，（07） .
【关键词】：风电场 建设 运行 研究
1.我国风能的分布情况
我国陆地风能主要分布在三北地区（东北三省、河北、内蒙古等）。在这些地区的风功率密度可达300W/㎡以上，甚至500W/㎡以上，可用风能储量200GW左右，约占全国陆地可用储量的80%；沿海及岛屿地区的风功率密度范围在200—500W/㎡之间，可用风能储量11GW左右，约占全国陆地可用储量的4%；东南沿海地区，可用风能储量700GW左右，约是全国陆地可用储量的3倍。[1]
2.风电场的建设
在国家相关政策的支持下，我国风力发电事业获得了快速的发展。在科学技术的带动下，国内新建风电场的单机容量以及整体规模相较过去几年有了非常显著的提高。风电场的建设可大概分为两个阶段，一是开发阶段，二是建设阶段。根据经验分析，在建设阶段，15MW以下的中小型风电场大概需要1年的时间；大型风电场大概需要1—2年的时间。至于开发阶段所需用时，通常是难以估计的，其中计划获批耗时一般由强制性程序以及建设工程数量这两大因素决定，短则6个月，长则5年，甚至更久。风电机的正常服役时间一般为20年。
2.1启动、评估阶段
在该阶段进行工程项目相关基本参数的确定，包括以下几个方面：1）风电机的数量、型号以及总安装容量；2）风电场的最佳选址；3）国家及地区的法律法规。[2]
风力发电机的确定是风电场建设的重中之重，甚至可以说是决定性因素。通常风力发电机组造价大约是总造价的70%。对风力发电机选型时，不仅要进行技术分析，而且要做经济对比，还要研究其和风资源的匹配程度。当前，我国最常见的风力发电机型有三大类，一是异步风力发电机，二是双馈异步风力发电机，三是直驱式交流永磁同步发电机。选择过程中，应优先选择国产机组，因为某些国产机组的各方面性能完全能够满足实际需要，而且在售后服务方面也颇具优势，另外，只有支持国货，才能使其获得进一步的提升，这也是政治层面的需要。作为风电机组的生产厂家则应该不断科研攻关，提高竞争力，利用良机，跨越发展。从表1中可以看出东山岛风电场在风电机方面的配置。[3]
大面积、超大面积的场址对于风电场而言是相当必要的。根据叶片直径大小，风力发电机彼此距离以及和建筑物的距离一般设定在300—500m，从而满足降噪方面的需求以及安全方面的保障。就一般情况而言，平地以及多山地区顶部的开阔地带是较为适宜的选址对象。接下来的工作便是评估当地长期以来的风能资源情况，方法有两种，一是查询、分析过去的监测数据，二是自己开展长时间的监测活动，然后将那些从长远角度分析不合适的地址剔除掉。
选址结束后，还要继续其他方面的可行性研究，其中财政可行性是研究的重点。没有效益的项目自然无法吸引投资，建设也就无从谈起。风能资源评估以及后续的年能量估计是至关重要的，是项目收益的决定性因素。研究数据表明，风的能量和风速的三次方成正比例关系。研究当地气象台提供的风速数据，可较为直观地了解当地的风速分布情况。研究四季风速的相关变化资料，一般最少需要一年的完整数据。[4]
确定基本安装容量参数之后，接着便需要确定风电场建设的各个细节。风电场的产出由两个因素决定，一是当地的风速分布，二是风电机的具体位置。根据以上两点计算净产出以及可能的损失，如维持运转损失、网损以及设备可用率等。
2.2建造阶段
建造阶段的跨度较大，从开工到交付，从交付在到可运行，这些过程中的所有活动都属于建造阶段的一部分。
风电机不仅体积巨大，而且异常沉重，所以，要格外关注交通运输地点的选择。为了方便现场储存以及组装工作，应在每一个塔座下面预留一个规格为80m×50m左右的空间。所有部件的制造、主要部件的组装都是在风电机生产厂家的工厂中完成。在运输和安装的过程中，要尤为注意以下七个主要部件：1）基础锚以及柱；2）三或者四塔筒部件；3）地面控制器以及开关；4）组装完毕的机舱；5）轴与转动叶片；6）风电场监控与数据采集系统；7）变压器。[5]
3.风电场的运行及维护
3.1电价
我国已投入使用风电场的电价一般集中在0.46—1.2元/kW.h这个范围之间。当前，我国风电上网电价主要分为三大类，一是成本利润电价，二是特许权招标电价，三是全省统一电价。电价无论是过高，还是过低，都将影响风电事业的健康发展。坚持合理的电价才是吸引投资，维持风电事业可持续发展的有力保障。最近几年，受特许权招标项目的影响，风电上网电价被大大降低了。值得一提的是，参与风电场竞标者中大部分属于国有企业，这类企业不特别注重利润，一味强调低电价，势必影响风电项目的正常发展。想要科学地、合理地、高效地降低风电电价，扶持国内风电设施设备制造企业，攻关核心技术，提高数量和质量，才是长久之计。[6]
3.2并网对风电场系统运行的影响
在风电场系统中，其出力的随机性以及难控性给正常运行带来了一系列不良的影响。风电容量可信度不高，于是在电网有功、无功平衡调度方面便存在诸多难题，以至于被电网调度运行部门普遍认为仅能提供电量，无法提供容量。即使电网处于高峰负荷状态，也不指望风电场能发挥带载负荷的功能。电网中，如果风电容量比例相对较高，那么有可能导致某些电能质量问题，如电压波动和闪变、频率偏差以及谐波等。值得注意的是，分析电网稳定性的相关问题时，需要对系统的静态稳定、动态稳定，还有暂态稳定进行反复验证。如果是由异步风力发电机组成的风电场，还要重点研究电压稳定性问题。
3.3风电场运行风险的防范
为了减少或控制风电场的运行风险，应从多个角度，包括公司治理、企业文化、人才培养、市场开发、项目建设以及风电场运行等，建立起科学的、完备的管理体系，最终达到公司的经济目标以及其他目标。还应制定风险应急预案，健全风险防范系统，从源头上控制风险、减少，最终服务于公司的可持续发展。[7]
4.结语
风电场不管是建设环节，还是运行环节，都应该将科学规范作为指导性的原则，以实现项目投资的有效利用以及收益的最大化。我国的风能资源是较为丰富的，所以，推进风力发电事业在我国是可行的、有前景的。另外，风能利用也是我国环保事业的重要组成部分，在能源结构的调整方面以及在减少进口能源方面将发挥着越来越重要的作用。可持续发展的道路，是我国前进过程中的必由之路，因此，更多的可再生能源优惠政策将会陆续出台，我国的风电事业也会由此进入一个高速发展的时期。
参考文献：
[1] 苏宏升，赵峰. 风电场关键设备的可靠性及维护管理模式分析[A].2011年全国电子信息技术与应用学术会议论文集， 2011 .
[2] 单晓晖. 浅论风力电场的建设和运行[J].科技创新导报， 2010，（22） .
[3] 张红霞. 浅谈绿色能源—风力发电的发展现状和发展趋势[J].内蒙古科技与经济， 2012，（06） .
[4] 汤锦元. 东白山高山型风电场构建及效益[J].农村电气化， 2011，（01） .
[5] 赵德超. 风电场建设的工程测量及技术管理[J].云南水力发电， 2012，（05） .
[6] 侯培民，唐述潮，吴敏青，王缨. 石化企业海边建设风电场调研探析[J].石油化工技术与经济， 2011，（05） .
[7] 胡志鹏. 大规模风电的并网瓶颈及其对策[J].电气制造， 2011，（07） .