风电场风电机组选型布置及风电场发电量估算Word格式.docx
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风电场风电机组选型布置及风电场发电量估算Word格式.docx
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并参照目前各风电机组在我国市场上的大致价格情况,对初选的3种机型6
种方案进行了投资估算和财务分析,结果见表5.1o
表5.1初选方案技术经济比较表
序号
项目
单位
万案1
万案2
万案3
万案4
方案5
方案6
FD93B/2000
GW100/250C
GW100/2500
SL3000/113S
13000/113「
1
单机容量
kW
2000
2500
3000
2
台数
台
24
19
16
16「
3
轮毂高度
m
69
80
100
90
4
叶片直径
93
r100
113
113:
5
总装机容量
MW
48
47.5
6
年理论发电量
万kW-h
14498.6
14752.6
P14763.9
15415.1
15116.8
15234.5:
7
年上网电量
9991.6
10186.8
10183.5
10671.5
10470.5
10574.6
8
年利用小时数
h
2082
2122
P2144
2247
2181
22031
9
工程静态投资
万元
38283.13
39999.47
40575.28
43298.55
43702.05
44335.09
10
工程动态投资
39217.63
40975.87
41565.73
44355.47
44768.82
45417.31
11
主机综合造价
元/kW
4700
5200
5400
12
单位千瓦投资
(静态/动态)
79755/8170
8333/8536
8542/8750
9115/9337
9104/9326
9236/9461
13
单位电度投资
(静态)
元/kW-h
3.83
3.93
3.98
4.06
4.17
4.19
13000/1131
14
排序
备注:
投资概算为中间成果。
由表5.1可看出,各方案中,方案1的单位电度投资最小,为3.83元/kW.h;
方案6的单位电度投资最大,为4.19元/kW.h。
由于方案5为业主指定机型,所以本次以方案5(华锐SL113-3000/90)机型作为设计依据。
5.1.3风力发电机组的技术指标
推荐机型风力发电机机组主要技术参数见表5.2,推荐机型风力发电机功率曲线及
推力系数曲线表(1.017kg/m3)见表5.3。
推荐机型风力发电机(1.017kg/m3)功率曲线和推力系数曲线见图5.2。
表5.2SL113-3000/90低温型风机主要技术参数表
机型
项目
SL113-3000/90
1•转轮
直径(m)
113.3
扫风面积(m2)
10039.7
对风方向
上风向
叶片数
功率调节方式
变桨变速
切入风速(m⑸
3.0
切出风速(m⑸
25.0
额定风速(m⑸
11.5
极限风速(m⑸
52.5(3S)
运行温度(oC)
-30〜45oC
轮毂重量(t)
28
2.发电机
制造厂家/型号
华锐科技
额定功率
3100
额定电压
690
额定转速/转速范围
1200/600〜1400
绝缘等级
H
功率因数调节范围
容性0.9〜感性0.9
3.机舱和塔架
机舱总重量⑴
120
叶片⑴
38.4
塔架类型
圆锥式钢塔筒
塔架高度(m)
塔架重量⑴(含基础环)
306
表5.3推荐机型功率曲线及推力系数曲线表(1.017kg/m3)
风速
(m/s)
功率(kW)
推力系数)
0.45
1.0379
97.53
0.8395
236.69
0.7404
446.58
0.7399
737.24
0.7391
1123.39
0.7386
1617.75
0.7385
2117.00
0.6626
2560.54
0.5812
2881.55
0.4980
3000.19
0.3572
0.2776
15
0.2226
0.1823
17
0.1517
18
0.1281
0.1094
20
0.0945
21
0.0823
22
0.0723
23
0.0640
0.0570
25
0.0511
所列参数为风机厂家提供。
图5.2推荐机型SL113-3000/90(空气密度1.017kg/m3)功率曲线和推力系数
5.2风电场总体布置
5.2.1风电机组布置原则
(1)根据风向和风能玫瑰图,使风机间距满足发电量较大,尾流影响较小为原则。
从本风电场风向、风能玫瑰图分析,主风向为西(W)风和东(E)风,风能最大的方向是西(W)风和东(E)风,风电机组排列应垂直于主风能方向。
(2)本风电场属戈壁滩地,地势平坦。
风电机的布置应根据地形条件,充分利用
风电场的土地和地形,经多方案比较,选择机组之间的行距和列距,尽量减少尾流影响。
(3)考虑风电场的送变电方案、运输和安装条件,力求输电线路长度较短,运输和安装方便。
(4)不宜过分分散,便于管理,节省土地,充分利用风力资源。
5.2.2风电场内风电机组布置风电场场址为戈壁荒滩,地势平坦,主风向和最大风能密度的方向一致,盛行风向稳定,所以,本区域风电场风机排列方式采用矩阵式分布,该风电场内部采用梅花型布置。
即风力发电机组群排列方向与盛行风向垂直,前后两排错位,后排风机位于前排2台风机之间。
根据国外进行的试验,风机之间的距离为其风轮直径的20倍时,风机之间无影响,但考虑到道路、输电电缆等投资成本的前提下,风机之间列距一般约为3〜5倍风轮直
径,行距约为5〜9倍风轮直径。
根据本风场常年风向和主风能方向为E和W确定南北为列,东西为行。
选取华锐SL113-3000/90风机(轮毂高度为90m功率曲线为1.017kg/m3下)分别按4DX8D4DX9D4DX10D5DX8D5DX9D5DX10D6DX8D6DX9D布置进行比较。
经过比较发现,增大风机南北间距比增大东西间距发电量增加的多,且风机间距增大到一定程度后间距增大发电量增加缓慢。
各布置方案中5DX9D布置方案
最优,最终按5DX9D布置,即南北间隔为5D(565m,东西间隔为9D(1020n)。
具体机位可根据实际地形进一步在小范围内优化,以便风机布置更为合理。
风电场推荐机型风机总平面布置图见附图15。
5.2.3风电场之间尾流影响分析
黑厓子西风电场东侧有已建成的黑厓子风电场一期、二期(各安装24台单机容量
2.0MW的风机,总装机容量96MW。
为尽可能减少风电场之间的尾流影响,本次设计考虑在两个风电场之间设置一定的风速恢复距离。
在计算分析过程中,当逐步增大两个风电场的距离时,风电机组之间的尾流影响值也逐步减小,且风场间距增大到一定程度后间距增大尾流影响减小缓慢。
考虑到黑厓子西后期风机布置,本次黑厓子西风电场和已建成的黑厓子风电场之间预留1.3km的间距。
5.3年上网电量估算
(1)理论年发电量计算
根据黑厓子北测风塔2008.07〜2009.06实测资料及风机布置方案,推荐机型华锐
SL113-3000/90当地空气密度(1.017kg/m3)下的功率曲线和推力系数,利用WASP9.0
软件进行发电量计算,得到黑厓子西风电场工程风机的理论年发电量和风机尾流影响后
(计算时不仅考虑了本风场风机之间的尾流影响,而且考虑了黑厓子一期、黑厓子二期风电场风机的尾流影响)的年发电量。
(2)风电机组利用率
根据目前不同风电机组的制造水平和本风电场的实际条件,本次设计风机可利用率采用95%。
(3)风电机组功率曲线保证率
风电机组厂家对功率曲线的保证率一般为95%,本次在计算发电量时采用当地空气
密度1.017kg/m3下风电机组功率曲线,本次功率曲线的保证率取94%
(4)控制与湍流影响折减当风向发生转变时,风机的叶片与机舱也逐渐要随着转变,但实际运行中的发电机组控制总是落后于风的变化,因此在计算电量时要考虑此项折减。
本风电场湍流强度介
于0.05〜0.07,湍流强度较小。
本风场此两项折减系数取4%。
(5)叶片污染折减叶片表层污染使叶片表面粗糙度提高,翼型的气动特性下降。
考虑本风场风机受当地工业污染影响为主,空气质量较好,叶片污染折减系数取1%。
(6)气候影响停机
玉门镇气象站(1971〜2000年)30年实测极端最高温度为36E;
实测极端最低温度为-35C。
经调查甘肃洁源三十里井子风电场与甘肃大唐低窝铺风电场,在(2008年1月21日〜2008年2月9日)时间段,甘肃洁源三十里井子风电场使用的常温型风机因低温停机两周,甘肃大唐低窝铺风电场使用的低温型风机没有出现因低温而停机的情况。
因此根据本风场的气候特性,参考其他工程取气候影响停机折减系数:
低温型风机
折减系数取2%,常温型风机折减系数取2.5%,由于本次确定机型为低温型风机,因此气候影响折减系统取2%。
(7)厂用电、线损等能量损耗初步估算厂用电和输电线路、箱式变电站损耗占总发电量的5%。
(8)电网波动影响考虑到酒泉地区风电装机容量较大,建成后对电网影响较大。
本次电网波动折减系数取2%。
(9)其它因素影响考虑风电场运行中遇到一些其它的影响因素,暂按1%考虑。
经以上综合折减后,黑厓子西风电场工程推荐机型发电量成果见表5.4。
表5.4黑厓子西风电场工程推荐机型发电量计算表
方案3
SL3000/113
单机容量(kW)
2000「
P3000
3000「
本期工程机组台数(台)
风机高度(m)
本期工程总装机容量(kW
上网电量(万kW-h)
利用小时数(h)
2144
2203
容量系数
0.24
0.26
0.25
由表5.4可看出,推荐方案5华锐SL113-3000/90机型年上网电量为10470.5万
kW.h,年利用小时数为2181h,容量系数为0.25。
黑厓子西风电场工程单机发电量计算表见表5.5
表5.5黑厓子西风电场工程推荐方案单机发电量计算表
风机
风机型号
轮毂高度
理论发电量
尾流影响系数
扣除尾流影响发电
量
控制与湍流影响折
减
叶片污染折减
利用率折减
功率曲线折减
耗损及场用电折减
气候影响折减
电网波动折减
其他
年利用小时数
容量系数
编号
0.04
0.01
0.05
0.06
0.02
万kw.h
%
HD49
944.2
4.2%
904.3
868.1
859.1
813.9
759.6
714.4
687.3
678.2
669.2
2231
0.51
HD50
940.3
7.5%
869.8
835.0
826.3
782.8
730.6
687.1
661.0
652.3
643.6
2145
0.49
HD51
943.4
8.7%
861.3
826.9
818.2
775.2
723.5
680.4
654.6
646.0
637.4
2125
HD52
945.2
9.1%
859.6
825.2
816.6
773.7
722.1
679.1
653.3
644.7
636.1
2120
0.48
HD53
943.5
8.6%
862.4
827.9
819.3
776.2
724.4
681.3
655.4
646.8
638.2
2127
HD54
943.6
6.7%
880.8
845.6
836.8
792.8
739.9
695.9
669.4
660.6
651.8
2173
0.50
HD55
951.0
6.0%
894.3
858.5
849.5
804.8
751.2
706.5
679.6
670.7
661.7
2206
HD56
950.6
7.2%
882.5
847.2
838.4
794.3
741.3
697.2
661.9
653.1
2177
HD57
945.3
7.7%
872.3
837.4
828.6
785.0
732.7
689.1
662.9
654.2
645.5
2152
HD58
943.0
870.5
835.7
827.0
783.4
731.2
687.7
661.6
652.9
644.2
2147
HD59
939.1
6.6%
877.5
842.4
833.6
789.7
737.1
693.2
666.9
658.1
649.3
2164
HD60
941.2
2.5%
917.4
880.7
871.6
825.7
770.6
724.8
697.3
688.1
678.9
2263
0.52
HD61
943.7
4.6%
900.2
864.2
855.2
810.2
756.1
711.1
684.1
675.1
666.1
2220
HD62
947.8
5.2%
898.3
853.4
808.5
754.6
709.7
682.7
673.7
664.7
2216
HD63
950.1
5.3%
900.1
864.1
855.1
810.1
HD64
945.0
5.0%
898.1
862.2
853.2
808.3
754.4
709.5
682.6
673.6
664.6
2215
汇总
6.4%
14149.3
13583.41
3441.912'
734.41188
5.411178.
010753.5
10612.01
)470.5
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