探讨微观选址在投产风电场技改项目中的应用

李斌

【摘要】通过一座典型49.5兆瓦投产风电场各个年份运行数据收集，分析其产能状态及存在问题，针对性探讨微观选址对风场利用小时数提升的作用，同時为本风电场及后续扩建项目提供技术改造方案，为增强风电场经济效益提供技术支持。

【关键词】尾流；风电场；微观选址；发电量

前言

影响风电场发电能力的主要因素主要有四点：1）风力发电机安装的最佳场址；2）风机制造技术；3）风机的塔筒高度及叶轮扫风面积；4）风机实际利用率。本文重点调研、实测投产风电场运行数据，分析微观选址造成产能较低的原因，对比技改方案的经济性、可行性。

1.技改风场资源情况概述

1.1风场地理位置说明

法库某风电场属低山丘陵地势，海拔在100～283米之间，场址由多个南北走的山脊构成，属于二类风资源地区，接近三类。风电场代表年测风塔61.5m高年平均风速为6.43m/s，相应的风功率密度为437.55W/m2，场区内主导风向为SSW，次风向为NNE。

1.2风力发电机组微观选址分析

本风电场于2009年3月全部机组投产发电，采用1500kW， 61.5-77叶片机型。综合考虑空气密度、尾流、湍流等因素影响，计算综合折减系数为33%，测算年发电量为 9975万kW·h，满发小时数为2015h。

现状风场存在问题：风场北部风机布置较密集，风机间相互影响产能。风场采用61.5m塔筒、77叶片机型，综合发电能力较低，风场平均尾流为6.73%，微观选址存在个别风机尾流影响超过10%，严重影响风电场产能效益。

1.3本风场受周边后续建设风场的影响

本风场建成后，周边风场陆续投产， 主、次风能方向地表粗糙度改变，个别风机的选址距离过近，造成风能资源减弱，形成被周边风场“包围”趋势。

周边风电场投产后对本风场的风机尾流造成不同程度影响，其中受影响最严重的#18风机单机尾流上升约6.23%，本风场平均尾流影响上升3.2%，折减后风场年平均利用小时数下降约51.5h。

1.4微观选址资源现状评估结论

本风场产能较低的原因总结如下：

1）风电场建设较早，低轮毂、小叶片截取风能较差，导致风场自身产能较低。2）微观选址设计深度不足：有5台风机单机尾流影响在10%～15%之间，6台风机单机尾流影响在8%～10%之间，严重影响单机发电量，导致总体产能下降。3）本风场投产后，在其周边续建风场占据主、次风向位置，尾流影响增大，造成年平均利用小时数下降。

2.技改方案分析

2.1尾流影响调整

根据现掌握资源情况，为有效减小尾流影响，在本风场区域内选取6个较好点位，计算单机产能进行排序。

数据对比及分析：调整2台及以上风机时，采用降低尾流影响的方案可大幅提升风场效益，造成本风电场发电能力较低的主因是风机相互之间影响较大，次要原因为资源条件较差的机组发电能力不足，推荐选用降低尾流方案优先组合调整风机。

2.3叶片技改方案对比

有效增大叶轮的扫风面积可提高部分风机产能。选取场区内尾流影响小于6%的风机点位优先改装82、89（测算湍流对风机安全性影响）叶片。由于本风场轮毂高度为61.5米，且风机布局较密、尾流相互影响程度大，同高度下单独增大叶轮扫风面积提高发电量较小。

2.4综合技改方案

为有效提高风场发电能力，减少技改一次性投资，效益最大化的技改方案可采取调整风机机位，同时更换大叶片方案：提升单机海拔高度可有效增大轮毂处平均风速；更改风机排列位置，可大幅降低风场尾流影响；增大叶片扫风面积，可提高单机的发电能力。对比技改的经济性指标，采用综合技改方案可达到最佳预期，并在最短期限内创收。

3.结论及建议

通过典型风电场实际运行情况分析，加强风电场的微观选址深度可有效提升年利用小时数，深入研究选址中存在的尾流问题及风机组合分布，针对本风电场及后续扩建项目提供技术改造方案，为增强风电场经济效益及技术改造提供技术支持，提高风电场财务内部收益率。

【参考文献】

[1]徐根发，张伟，刘保松刘庆超.复杂地形风资源分布计算的研究[J].浙江电力，2013年07期.

[2]宋丽莉，黄浩辉，植石群，钱光明.风电场风资源测量与计算的精度控制[J].气象.2009年03期