平原和山地风电场宏微观选址设计研究与实例分析

发布时间：2017-08-31 02:16

  本文关键词：平原和山地风电场宏微观选址设计研究与实例分析

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【摘要】：近年,随着国内社会节能环保意识的不断提高,全民对绿色、低碳能源的要求日趋加强。风力发电作为新能源领域技术中较为成熟且具备商业规模化开发条件的发电方式,受到新能源行业的普遍重视。我国风电行业凭借其较大的环保商业效益和政策扶持,在新能源和可再生能源行业中得到快速发展。风力发电场宏观和微观选址是整个风电场前期设计的重要环节,风电场的宏观选址是在风电场审批规划阶段,进行大范围的风电场场址选择。此阶段的工作重心主要是对预选风电场风能资源的评估,确定风能丰富、风向稳定的地区,做一个初步的规划；风电场的微观选址则是在拟选定的风电场区域内,对风力发电机组的机位坐标进行精确布置的过程,从而使整个风电场的风资源得到充分利用并产生最好的经济效益。风电场宏、微观选址是风电场“出生基因决定一生”的关键!本文以陆地风电场中两种典型地形的风电场—平原和山地风电场作为实例,对这两种风电场的宏、微观选址问题进行了综合分析和研究。风资源评估是风电场宏、微观选址的核心,更是决定风电场建设取得良好效益的关键。目前我国在运的部分风电场出现了容量系数偏低、设计发电量与实际发电量相差较大等问题,究其根本原因是缺失标准化的闭环后评估方法体系以及专业工具,造成风电场不能实现设计闭环,同时投运后无法对风电场设备运行水平和技术改进效果进行量化评价。本文从科学评估风电场风能资源着手,给出了在宏观选址阶段中确定测风塔数量和位置的合理建议,并基于风电场完整的测风数据,利用统计分析计算风电场平均风速、风向、风频、风能等风况。同时介绍了目前主流的法国Meteodyn WT风资源CFD软件的基础理论,通过WT软件进行风资源综合评估,建立了以风电场发电量为目标的数学模型,利用所建立的数学模型,实现了风电场的微观选址和机组选型的优化。在两个实例风电场的微观选址工作中,本文结合风电场前期设计阶段存在的限制性敏感因素,给出合理方案和建议。微观选址确定风机机位时,对风资源较好的机位点,做好半径250米范围内居民点、坟墓等敏感建筑物拆迁工作的同时,对机位坚决予以保留；对存在观音庙、输电线路等不可拆迁的敏感因素,要对风机机位和进场道路进行微调,合理避让保全装机容量；对风资源较差,特别是拉低投资收益率的机位点,要考虑寻找替代选机位点或者直接舍弃。在两个实例风电场的微观选址工作中,本文更加详细地分析讨论了风场内的风速、风向、风能密度、风功率密度等主要风资源技术性能指标,并从风场影响风机安全的极限风速、湍流、尾流三个方面通过软件对每台机位点进行风机疲劳载荷和极限载荷进行分析和校核,在确保风力发电机组的适应性和可靠性得到保证的前提下,为保证风电场收益率提供了有效的措施和建议。对满足安全性载荷的机位予以保留,对湍流过大等不满足安全性载荷的机位,要考虑对风机机位进行调整以满足安全要求,或是考虑更换叶片较小但安全系数更高的风机型号。本文所述方法可以在类似风电场进行风能资源分析、风电机组合理选型、风电场机组优化布置和发电量计算工作中进行参考应用。
【关键词】：风电场 宏、微观遗址 风资源 格林威治云平台 机型优化
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 选题的背景11-16
• 1.1.1 我国新能源的发展现状11-13
• 1.1.2 我国风能资源分布13-14
• 1.1.3 风电在我国的发展状况14-16
• 1.2 风电场宏观选址及前期工作流程16-18
• 1.2.1 风电场项目宏观选址和规划16-17
• 1.2.2 立测风塔测风及风能资源评估17-18
• 1.3 风电场微观选址18
• 1.3.1 风电场的微观选址的定义18
• 1.3.2 风电场微观选址作业的基本原则18
• 1.4 本文的研究内容18-20
• 2 风电场宏观选址研究20-31
• 2.1 格林威治云平台及其在风电场宏观选址的应用20-22
• 2.2 风电场测风塔布置的原则及重要性22-24
• 2.2.1 测风塔实际选点的具体要求22-23
• 2.2.2 平原风电场测风塔的布置23
• 2.2.3 山地风电场测风塔的布置23-24
• 2.3 平原风电场的测风塔布置实例24-26
• 2.4 山地风电场的测风塔布置实例分析26-31
• 2.4.1 连续山脊型山地风场26-28
• 2.4.2 分段山脊型山地风场28-31
• 3 平原风电场微观选址及布机方案优化31-54
• 3.1 平原风电场微观选址实例31-38
• 3.1.1 项目概况31-33
• 3.1.2 测风塔及测风资料概况33-35
• 3.1.3 风资源分析35-38
• 3.2 影响风机安全及布机的制约因素分析38-43
• 3.2.1 射阳特庸风电场的湍流强度38-40
• 3.2.2 射阳特庸风电场的极限风速40-42
• 3.2.3 布机的敏感性制约因素分析42-43
• 3.3 建模分析及布机方案43-49
• 3.3.1 软件建模分析43-44
• 3.3.2 周边风电场影响分析44-45
• 3.3.3 机型及布置方案45-49
• 3.4 风机载荷的安全确认49-51
• 3.4.1 极限载荷适应性分析49-50
• 3.4.2 疲劳载荷适应性分析50-51
• 3.4.3 风机载荷安全性分析51
• 3.5 射阳特庸风电场的发电量计算51-53
• 3.5.1 发电量计算条件51
• 3.5.2 发电量折减系数51-52
• 3.5.3 计算结果及分析52-53
• 3.6 本章小结53-54
• 4 山地风电场微观选址及布机方案优化54-69
• 4.1 山地风电场微观选址实例54-59
• 4.1.1 项目概况54-55
• 4.1.2 测风塔及测风资料概况55-57
• 4.1.3 风资源分析57-59
• 4.2 影响风机安全及布机的制约因素分析59-61
• 4.2.1 湖口文桥风电场的湍流强度59
• 4.2.2 湖口文桥风电场的极限风速59
• 4.2.3 布机的敏感性制约因素分析59-61
• 4.3 建模分析及布机方案61-65
• 4.3.1 软件建模分析61
• 4.3.2 周边风电场影响分析61-62
• 4.3.3 机型及排布方案62-65
• 4.4 湖口文桥风电场发电量计算65-68
• 4.4.1 风机载荷的安全结论65-66
• 4.4.2 发电量计算条件66
• 4.4.3 发电量折减系数66-67
• 4.4.4 发电量计算结果67-68
• 4.5 本章小结68-69
• 5 全文结论与建议69-71
• 5.1 全文结论69-70
• 5.2 建议70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 附件76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 于力强;苏蓬;;风电场选址问题综述[J];中国新技术新产品;2009年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 孙永岗;风力发电场微观选址与机型优化综合研究[D];上海交通大学;2010年

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本文编号：762861