風場全生命周期概述上海南華機電有限公司風電事業(yè)部范江海1、 宏觀選址風電場宏觀選址即風電場場址選址。是在認真研究國家和地區(qū)風電發(fā)展規(guī)劃的基礎上，詳細調查地區(qū)風能資源分布情況，廣泛收集區(qū)域風電場運行數據，通過對若干場址的風能資源、電網接入和其他建設條件的分析和比較，確定風電場的建設地點、開發(fā)價值、開發(fā)策略和開發(fā)步驟的過程。1.1、 影響風電場宏觀選址的主要因素有：風能資源及相關氣候條件、地形和交通運輸條件、土地征用與土地利用規(guī)劃、工程地質、接入系統(tǒng)、環(huán)境保護以及影響風電場建設的其他因素。、風電場宏觀選址的基本原則：1.2.1、風資源豐富、風能質量好；、符合國家產業(yè)政策和地區(qū)產業(yè)發(fā)展規(guī)劃；、滿足電網連接和規(guī)劃要求；、具備交通運輸和施工安裝條件；、保證工程安全；、滿足環(huán)境保護的要求；、規(guī)劃裝機規(guī)模滿足經濟型開發(fā)要求及項目投資回報；1.3、 風電場宏觀選址流程：1.3.1、研究國家和地區(qū)風電發(fā)展規(guī)劃，詳查地區(qū)風資源分布，關注現有風場動態(tài)；1.3.2、初步擬定開發(fā)區(qū)域后，跟地方政府簽訂開發(fā)協(xié)議；1.3.3、通過參考已投運風電場、咨詢相關部門、結合風資源分布圖等渠道進行風場選址；1.3.4、宏觀選址現場踏勘；1.3.5、編制《風電場宏觀選址報告》；1.3.6、宏觀選址報告審查；2、立塔側風現場測風的目的是獲取準確的風電場選址區(qū)的風況數據，要求數據具有代表性、精確性和完整性。2.1、為了能夠確定在各種時間和空間條件下風能變化的特性，需要測量風速、風向和其湍流特性。為進行風力發(fā)電機組微觀選址，根據建設項目規(guī)模和地形地貌，需要確定測風點及塔的數量、測風設備的數量。2.2、測風時間應連續(xù)，至少一年以上，連續(xù)漏測時間應不大于全年的 1%有效數據不得少于全部測風時間的90%。還應借助與風電場有關聯(lián)的氣象臺、站長期記錄數據以分析風的年際變化。2.3、測風設備選定由于野外工作性質，應選用精度高、性能好、功耗低的自動測風設備。設備應具有抗自然災害和人為破壞，保護數據安全準確的功能。2.4、測風位置確定測風塔應盡量設立在能夠代表并反映風電場風況的位置。2.5、每個風電場應安裝一個溫度傳感器和一個氣壓傳感器。安裝高度為 2-3m。2.6、測風數據的提取、存儲和保存測風數據應及時提取。2.7、測風數據文件的記錄測風數據提取后，如上所述，每次以文件形式保存并對其進行編號。記錄編號內容：數據文件名稱、數據采集開始及結束時間、風電場所在地名稱、風電場名稱、測風塔編號、測風塔海拔及經緯度等。3、測風數據處理測風數據處理包括對測風數據的驗證及計算處理。3.1、數據驗證在驗證處理測風數據時，必須先進行審定，主要從數據的代表性、準確性和完整性著手，因為它直接關系到現場風能資源的大小。對提取的測風數據進行檢查，判斷其完整性、連貫性和合理性，挑選出不合理的、可疑的數據以及漏測的數據，對其進行適當的修補處理，從而整理出較實際合理的完整數據以供進一步分析處理。3.2、數據計算處理將驗證后的數據與附近氣象臺、站獲取的長期統(tǒng)計數據進行相關比較并對其進行修正，從而得出能反映風電場長期風況的代表性數據；將修正后的數據通過分析計算如應用 WAsP程序，變成評估風電場風能資源所需要的標準參數指標如：月平均風速、年平均風速、風速和風能頻率分布（每個單位風速間隔內風速和風能出現的頻率），風功率密度，風向頻率（在各風向扇區(qū)內風向出現的頻率）等，計算風功率密度和有效風速小時數。4、 風資源分析對測風數據驗證計算處理后的各參數指標及其他因素進行評估。其中包括重要參數指標的分析與判斷，如風功率密度等級的確定、風向頻率及風能的方向分布、風速的日變化和年變化、湍流強度分析、天氣等；將各種參數以圖表形式繪制出來，如繪制全年各月平均風速，風速頻率分布圖，各月、年風向和風能玫瑰圖等，以便能直觀地判斷風速風向變化情況，從而估計及確定風力發(fā)電機組機型和風力發(fā)電機組排列方式。5、機組選型風力發(fā)電機組是風電場的主要生產設備。風電機組選擇的正確與否直接影響到風電場的經濟效益，其重要性不言而喻。在經過選址、測風、風電場項目確定之后，首要的問題就是風電機組的選型。而風電機組的選型，一般要從風電機組的裝機場地、安全等級、技術性能、經濟效益等方面考慮問題。5.1、一般情況下，選擇設計合理、發(fā)電效率高、質量穩(wěn)定的風電機組，同時結合考慮以下幾點：5.1.1、根據風況和安全要求，選擇使用機型；5.1.2、盡量選用較大機型，以減少風電機組的數量，從而減少土地面積的占用；5.1.3、近量選擇較高塔架，以盡可能的獲取風能。5.1.4、盡量選用變槳變速機型，以提高風能利用效率。5.1.5、結合考慮風電機組的報價，選擇性價比高的 （單位千瓦年發(fā)電量/單位千瓦設備價）；5.1.6、高輸出電壓的風電機組。5.1.7、特殊情況要求：環(huán)境溫度V—20C,采用低溫型風電機組；環(huán)境溫度〉30C,采用高溫型風電機組；沿海和海島地區(qū)，需注重防腐和絕緣性能；在冬季有低溫和高濕度同時出現的地區(qū)如長江流域等，還需注意防止附冰；北方風沙較大地區(qū)，注重防塵。5.1.8、運輸和安裝條件允許。在大型機組的運輸、安裝較為困難的地區(qū)，應考慮采用較小型的機組。5.2、 風電機組的安全性要求風電機組要承受環(huán)境和電對它的影響，這些影響主要體現在載荷、使用壽命和正常工作等幾個方面。為保證一定的安全性和可靠性水平，在設計中要考慮到環(huán)境、電力和土壤參數等因素。5.3、 風電機組塔高的確定；5.4、 綜合分析與經濟比較綜合考慮單機容量、機組安全、技術性能、采購價格、配套設施、質量記錄、售后服務和風電場上網電價水平等因素選擇機型。6、 風電場設計與優(yōu)化風電場設計與優(yōu)化主要從以下方面進行：1、 場址選擇2、 風資源分析3、 工程地質4、 項目任務和規(guī)模5、 風力發(fā)電機組選型和布置6、 電氣部分7、 土建部分8、 消防設計9、 環(huán)境影響、水土保持及社會影響評價10、 工程管理設計11、 施工組織設計12、 勞動安全衛(wèi)生13、 工程投資及財務評價7、 風場經濟型評價7.1、 風電場的成本與風電上網價格風力發(fā)電的成本組成：1、 資產成本：建立電站，輸電線路；2、 運行成本：電站的運行維護；3、 財務：投資者回報，銀行利息；7.2、 風電場經濟性指標1、 單位千瓦造價；2、 單位千瓦時投資成本；3、 財務內部收益率（FIRR和財務凈現值（FNPV）;4、 投資回收期；5、 投資利潤率；7.3、 風力發(fā)電的經濟性7.3.1、風力發(fā)電經濟性的影響因素：1、發(fā)電量；2、投資；3、融資成本；7.3.2、風電場經濟性分析1、風電場建設項目經濟評價：財務評價、國民經濟評價7.3.3、風電場環(huán)境效益評估8、微觀選址復核風電場微觀選址即風電機組位置的選擇。通過對若干方案的技術經濟比較，確定風電場風電機組的布置方案，使風電場獲得較好的發(fā)電量。8.1、風電場微觀選址基本原則：1、盡量集中布置；2、盡量減小風電機組之間尾流影響；3、避開障礙物的尾流影響區(qū)；4、滿足風電機組的運輸條件和安裝條件；5、視覺上要盡量美觀；8.2、風電機組的布置和發(fā)電量的計算，一般都借助于 WAsP和WindFarmer兩個軟件。具體步驟如下：1、確認風電場可用土地的界限；2、結合地形、地表粗糙度和障礙物等，利用風電場測站所測的并經過訂正的測風資料，在風電場范圍內繪制出一定輪轂高度的風能資源分布圖；3、根據微觀選址的基本原則和風電場的風能資源分布圖， 擬定若干布置方案，并用軟件對各方案進行優(yōu)化；4、對各方案的發(fā)電量、尾流影響、投資差異及其它相關因素進行經濟技術綜合比較，確定最終的布置方案，繪制風電機組布置圖；9、風電場施工建設通常，我們把工程項目建設周期劃分為四個階段：工程項目策劃和決策階段，工程項目準備階段，工程項目實施階段，工程項目竣工驗收和總結評價階段。各階段的主要工作如下：1、 根據氣象資料、本地區(qū)國民經濟發(fā)展計劃、本地區(qū)風力發(fā)電規(guī)劃和本地區(qū)風電發(fā)展規(guī)劃，制定風電場開發(fā)方案并初選場址。2、 在初選場址地域安裝測風塔，并采集不少于一年的風能資料，對風能資源進行分析估。3、 編寫風電場項目建議書。4、 項目建議書批復后，選定有合格資質的設計單位或工程師咨詢單位進行風電場項目可行性研究，編寫可行性研究報告。5、 成立風電場項目公司或籌建機構。6、 報批電價。7、 簽訂上網電價。8、籌措建設資金。9、 選定風電場項目設計單位。10、現場勘測、微觀選址、進行風電場設計。11、監(jiān)理招標，簽訂委托監(jiān)理合同。12、采購招標，簽訂各類采購合同。13、施工招標，簽訂施工合同。14、塔架制造招標，簽訂塔架制造合同。15、進行建設施工準備，辦理工程質量監(jiān)督手續(xù)報批開工報告或施工許可證。16、風電場工程施工。18、設備到貨檢驗，設備安裝、調試。19、試運行。20、竣工驗收。21、風電場投入商業(yè)化運行。22、風電場工程總結、后評價。10、風場運行分析為了進一步提高風電機組優(yōu)化運行管理水平和技術水平，查找差距，分析不足，制定措施，進一步提高資源、能源利用水平和管理水平，做好機組安全、經濟運行的分析工作和對生產過程中存在的風險進行預測、分析和控制。運行分析可分為下列兩種：1、 綜合分析：分析本場安全運行、經濟運行、運行管理的情況，找出影響安全、經濟運行的因素和管理中存在的問題，針對其薄弱環(huán)節(jié)，提出提高安全、經濟運行和改進管理的措施。2、 專題分析：針對某些問題，進行專門深入的分析。10.1、根據分析對象可分為：1、趨勢分析：指運行部有關人員根據積累的數據（月報）監(jiān)視設備工況漸變過程的分析（包括設備大小修前后的運行工況的對比分析）。2、各項技術監(jiān)督的分析：絕緣、集控、電測儀表、金屬、繼保、環(huán)保、節(jié)能、電量質量監(jiān)督等應形成專門制度，以保證各項技術監(jiān)督工作的正常進行。3、安全情況分析：針對發(fā)生的事故、障礙、異常等不安全情況，本著四不放過的原則，從規(guī)章制度的執(zhí)行、操作處理、設備本身情況及人為因素等四方面進行分析，查明原因、制定對策和防范措施。另外，還應定期對安全情況作匯總性分析和對頻發(fā)性事件進行專題分析。4、經濟分析：由策劃部節(jié)能工程師負責，按月、季、年對經濟指標完成情況、節(jié)能措施執(zhí)行情況、節(jié)能效果和存在問題及經濟調度等情況進行分析；建立分析臺帳，以便及時發(fā)現問題和提出改進措施。（運行部和策劃部專業(yè)也應進行分析）10.2、根據分析內容可分為：1、缺陷跟蹤型：針對機組上存在的重大缺陷和老大難問題、或兄弟廠家出現的問題，擬定需要長期跟蹤的課題，建立參數監(jiān)控模式，將其納入運行月報長期跟蹤分析，摸索規(guī)律，以便做到預控。2、故障反措型：當機組運行中發(fā)生設備故障時，組織進行故障分析，制定反措，舉一反三，防止故障反復出現和故障擴大。3、運行優(yōu)化型：對運行參數進行優(yōu)化分析，通過巡檢、監(jiān)盤，及時發(fā)現機組運行參數變化趨勢，及時發(fā)現問題，及時調整，從而提高機組運行的安全經濟性。4、合理化建議型：運行、檢修人員對運行方式、設備隱患、安全運行、經濟運行多提合理化建議，以改進各種不安全、不經濟的設備和運行方式。5、專題型：對比較復雜的故障或課題，由策劃部牽頭，檢修、運行配合開展分析和攻關。11、后評估分析風電場項目后評估是指對已經投產運行的風力發(fā)電項目的預期目標、執(zhí)行過程、效益、作用和影響等進行的系統(tǒng)、客觀的分析和評價。通過對項目活動實踐的檢查總結和分析評價，確定項目預期的目標是否達到，項目的主要效益指標是否實現，從而達到肯定成績、總結經驗、吸取教訓、提出建議、改進工作、不斷提高后續(xù)項目的決策水平和投資效果的目的。11.1、風電場后評估的目的：1、通過對已投產風力發(fā)電項目的實際運行情況和預期目標進行對照， 考察項目投資決策過程的正確性和預期目標的實現程度，發(fā)現問題并查明原因；2、通過對風力發(fā)電項目的建設程序各階段工作的回顧， 查明項目成敗的原因，總結項目建設管理的經驗教訓，提出改進和補救措施；3、將風力發(fā)電項目后評估信息反饋到未來的風力發(fā)電開發(fā)項目中去， 改進和提高擬建風力發(fā)電項目的決策水平、管理水平和投資效益;同時為國家風力發(fā)電發(fā)展計劃和支持政策的制定及調整提供科學的依據；11.2、后評估內容和方法：通常，后評估的范圍包括從項目