第2章 风电场的选址技术

2.1 风电场选址概述

风电场选址是风电场建设首先应解决的问题，也是风电场建设中关键的第一步，直接关系到风电场经济效益的好坏。风电场选址在许多方面与水电厂、核电厂等存在同样的问题。但也有其特殊性，即对一个已知的风力发电机组，在场址未确定以前，是不能估算该机组的年发电量的，这是风力发电与其他发电厂选址所不同的。

2.1.1 风电场选址考虑的基本要素

一个好的风电场首先应该有经济上的可行性，同时还要符合环境要求和有关制度的限制。风力发电机组和该风电场风况匹配情况、风力发电机组对系统电网的动态影响等也是要考虑的因素。

1.经济性

风电场的度电（kW·h）成本是评价经济性的主要指标。度电成本可表示为

式中，Ec为年发电量；M为年运行维护费用；A为项目投资每年等额折旧，可由下式计算：

式中，P为总投资；I为贷款利率；n为折旧年限。

风资源是风电场选址时要考虑的主要因素。选择一个风能资源丰富的场址，安装与该场址风能特性相匹配的风力发电机组，可以提高机组的年发电量，从而减少度电成本。这也是要把具有最丰富的风资源的地方作为候选风电场的主要原因。

风电场投资也是影响风电场的经济性主要因素，包括风电场选址评估费、设备造价、设备运输和施工费，以及征地费、土建工程费、道路的修建、接入系统的方式等。

2.环境的影响

与其他发电类型比较，风力发电对环境的影响很小。但在某些特殊的地方，对环境的影响也是风电场选址必须考虑的因素。从目前来看，风电场对环境的影响主要表现在3个方面，即噪声、电磁干扰及对当地微气候和生态的影响。

1）噪声 风力发电机组在运行时产生噪声，其噪声是由流过叶片的气流和风能产生的尾流引起的。噪声的强度依赖于叶尖的线速度和叶片的空气动力负荷。另外有一附带的脉冲噪声源的低频噪声，它与风力发电机机型及塔架设计有关。因此，在设计风电机时，要考虑噪声对周围环境的影响。

2）电磁干扰 人们普遍认为，电磁波干扰是风力发电机组可能产生的一个潜在环境问题。旋转的风电机叶片可能反射电磁波，对电视信号、无线电导航系统、微波传输等产生影响，但目前对这方面的研究进行得很少。

3）对微气候和生态的影响 风电场可能对当地的微气候和生态造成一定程度的影响，主要表现在以下两个方面。

（1）风力发电机组会对当地的风能特性产生影响；

（2）风力发电机组在安装时对土地和植物造成暂时破坏。

研究表明，风电场对微气候的影响很小，与正常的大气变化相比，可以忽略不计。

3.气象灾害

在风电场选址时，应对某些气象条件予以考虑，这些气象条件用一个不确切的术语“灾害”来表示。其中，有些气象现象的确能对风电机组的结构造成灾害性破坏；另一些现象虽不能造成大害，但的确会增加维护成本，减少设备的运行时间和寿命。主要气象灾害包括结冰、台风、紊流、空气盐雾、风沙磨蚀等。

4.对电网的动态影响

风力发电机组输出波动大，波动时间从数秒到数分钟级的波动应特别注意，因为这种波动可能在短时间内影响常规发电设备的暂态稳定、系统频率控制和负荷潮流。

2.1.2 风电场选址步骤

风电场选址流程如图2-1所示。

1.选择候选风能资源区

首先要确定一个目标地区，然后对其进行筛选，以确定位于其中的候选风能资源区。所谓“候选风能资源区”是指根据现有气象数据和经验，初步判断这些地区可能存在着可行性场址。候选风能资源区的大小将视目标地区的大小，在气象及地形学上的复杂程度，以及所掌握的风能资源数据的详细程度而异。一旦确定了候选风能资源区的范围，就可以从中进行比选。此时应收集下列各项数据。

（1）现有的风能资源数据：目标地区的气象站、其他行业或企业已有测风资料。

（2）输配电线路的位置：目标地区电力系统各电压等级的地理接线图。

（3）变电站的位置：收集接入系统点的变电站位置及主接线图，了解有否备用间隔或扩建的可能性。

（4）具有较好道路条件的位置：主要考虑桥涵承重和弯道半径。

（5）本地区对选址的规定和要求。

（6）地质条件对选址的限制。

（7）所选用的风力发电机组的一般技术性能。

（8）所选用的风力发电机组的典型安装费用。

2.选择潜在的候选场址

所谓潜在的候选场址是指在候选风能资源区中的一小块场地。从工程的角度来看，这些地方安装风力发电机组是可行的。这一步的主要目的是在候选风能资源区中筛选出有吸引力的潜在候选场址。采用的办法是综合考虑风能资源和非气象因素（如接入系统的条件、交通条件等），需要对两种类型（即风能资源好，但非气象因素差；或风能资源好，但非气象因素好）的几个潜在候选场址进行初步的技术经济比较，从而选出少量的候选场址。然后在候选场址竖测风系统，现场实测风能资源，取得候选场址内的风资源数据。测风塔杆高度应与风力发电机组轮毂预期安装高度相同。

一般采取两种办法选择潜在的候选场址。一种办法是在候选风能资源区内评定出最好的风区范围，然后使用非气象的因素筛选这些风区范围，并选择候选场址。另一种办法是先使用非气象的准则筛选候选风能资源区，然后评定该场址所具有的最好的风能资源，并且选择候选场址，再进一步收集如下数据。

（1）在候选风能资源区内测风站的位置和这些站的风数据资料；

（2）候选风能资源区内的地形资料；

（3）在风资源分析中使用任何技术时所要求的全部资料；

（4）国家和当地的法令条例、规则和现场的要求；

（5）风力发电机群的建立或运行对当地环境的影响；

（6）有关现场地质的约束及相关的地质图；

（7）为了防止风力发电机组碎片对公众人身的伤害，确定安全隔离区范围；

（8）道路、输配电线路及变电站的位置；

（9）对其安全性、对环境的影响及运行方面的问题进一步评审；

（10）分析风力发电机组的运行特性及价格；

（11）估算安装、运行和维护所需全部费用；

（12）场址的详细特性，包括地形、地表特征及表层不平整度，盛行风，气象灾害情况；

（13）关于每个可能的候选场址潜在的环境影响的资料。

3.选择最佳场址

从少数候选场址中选择最佳场址的主要目的是：

（1）收集每个场址风力特性的精确资料，以便对风力发电机组的发电量做出精确的估算；

（2）评估每个场址的经济价值；

（3）确定各场址风力发电机组输出对系统的影响；

（4）确保风资源特性与规定风力发电机使用寿命的设计规范相匹配；

（5）对风力发电机组的环境影响和社会影响进行最终评审。

选择最佳场址所需的数据是：

（1）模拟发电和确定可能的运行性能所需的气象数据；

（2）满足选址规定和获得必要许可所需的各种环境和社会数据；

（3）设计一个完整的风力发电场所需的各种工程数据；

（4）估算场址开发费用所需的各种数据；

（5）处理生产成本模式所需的各种非气象数据；

（6）被考虑的风力发电机组的性能特性和运行策略；

（7）可能的气象灾害资料。

其中，收集现场的数据十分关键，它直接影响经济可行性评估精度。因此，有必要选用好的风速仪现场实测风速，其高度为轮毂中心高度，并且必须具有连续一年的测风数据，然后重新计算经济性，把最佳场址选出来。

4.计划在最佳场址安装风力发电机组

把最佳场址确定以后，就要有计划地分批、分期安装风力发电机组。如果各种条件都具备，就可以进行风力发电场的开工建设。