风电项目机组设备选型系统开发研究

第一章 绪论

1.1主要研究内容

（1）分析研究国内外风电机组选型现状，探讨风电机组选型问题的研究意义，并介绍我国风电机组发展现状，重点阐述正确选择机组的重要性。

（2）构建基于层次分析法及模糊综合分析法的风电机组选型系统模型，并进行实证分析。

（3）通过构建完整和规范的指标体系，开发符合风电项目机组选型项目系统。

（4）结合实际风电项目，对风电机组选型项目系统的应用进行改良优化，并分析研究。

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1.2研究方法

通过对国内外有关风电机组项目设备选型方面的研究成果进行分析和整理，了解有关的发展趋势和现状，并掌握评价的理论和方法，在此基础之上，利用层次分析法将模糊综合评价模型进行合理地改进，利用改进后的模糊综合评价方法把影响风电机组项目设备选型的因素进行评估，通过计算各个因素的权重得到综合评价矩阵。利用此改进的模型，更加合理、有效的对风电机组项目设备进行评价，创造出最好的经济效益。

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第二章 风电项目机组设备选型的理论基础

2.1 风能资源的基本理论

2.1.1风能资源的特点

与其他能源形式相比，风能具有以下特点：

（1）风能蕴藏量大，分布广

据世界气象组织估计，全球可利用风能资源约为 200 亿千瓦，为地球上可利用水资源的 10 倍。我国幅员辽阔，风能资源丰富。我国约 20%的国土面积具有比较丰富的风能资源。我国路上离地面 50m 高度达到 3 级以上风能资源的潜在开发量约为 23.8 亿千瓦；5-25m 水深线以内近海区域，海平面以上 50m 高度可装机容量约为2 亿千瓦。

（2）风能是可再生能源

不可再生能源是指消耗一点就减少一点，短期内不能再产生的自然资源。它包括煤、石油、天然气、核燃料等。可再生能源是指可循环使用或不断得到补充的自然资源。如：风能、太阳能、水能、潮汐能、生物能等。因此，风能是一种可再生能源，但又是一种过程性能源，不能直接存储，不用就过去了。

（3）风能利用对环境基本不造成直接的污染和影响

风力发电机组运行时，值降低了地球表面气流的速度，对大气环境的影响较小。风力发电机组运行时，噪声在 40-50dB，远小于汽车的噪声，在距风力发电机组 50m外已基本没有影响。风力发电机组对鸟类的歇息环境可能造成一定的影响。因此，风力发电属于清洁能源，对环境的负面影响非常有限，对于保护地球环境、减少二氧化碳温室气体排放具有重要意义

（4）风能的能量密度低

由于风能来源与空气的流动，而空气的密度是较小的，因此，风力的能量密度也较小，只有水里的 1/816，这是风能的一个重要缺陷。因此，风力发电机组的单机容量一般以较小。目前，我国一般以 1.5-3MW 级风力发电机组为主，世界上最大的商业运行机组也只有 6MW。

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2.2 风力发电机组简介

风力发电是利用风能来发电，风力发电机组（简称风力机组）是将风能转化为电能的装置。风轮是风电机组最主要的部件，由叶片和轮毂组成。叶片具有良好的空气动力外形，在气流作用下能产生空气动力使风力带动风电机组叶片旋转，在通过增速齿轮箱将旋转的速度提升，来促使发电机发电，将机械能转化为电能。

2.2.1 风力发电机组的主要参数

风力发电机组最主要得参数是风轮直径（或风轮扫掠面积）和额定功率，风轮直径和额定功率为产品型号的组成部分。风轮直径说明机组能够在多大的范围内获取风中蕴含的能量，是机组能力的基本标志。额定功率是与机组配套的发电机铭牌功率，其定义是“正常工作条件下，风力发电机组的设计要达到的最大连续输出功率”。风轮直径应当该根据不同的风况与额定功率匹配，以获得最大的年发电量和最低的发电成本，配置较大直径的风轮供低风速区选用，配置较小直径的风轮供高速区选用。表 2-1 列出了某 1.5MW 风力发电机组的主要参数。

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第三章  构建风电项目机组设备选型指标体系....................... 16

3.1 风电项目机组设备选型指标体系构建原则 ............. 16

3.2 风电项目机组设备选型指标体系 .................... 17

第四章  基于 AHP-模糊综合评价法的风电项目机组设备选型模型................ 27

4.1  层次分析法 .............. 27

4.1.1 AHP 基本原理及特点 ............... 27

第五章  风电项目机组设备选型系统开发与实现 ................ 41

5.1  系统开发指导思想与目标 ................. 41

5.1.1 指导思想 .................. 41

第六章 风电场风力发电机组设备选型系统实例应用

6.1 风电场概述

该风电场位于我国北方某省，该地区是我国风能资源最为丰富的地区之一。该风电场的规划区域范围从所在县的北部一直绵延到西南部和东南部。该风电场场址区域位于东经 E112°13′～E112°19′、北纬 N38°34′～N38°39′30″之间。一期工程规划总装机容量为 200MW，一共建设四期。本期占地 22.22km2。该风电场一期装机容量 49.5MW，拟安装单机容量 1500kW  的风力发电机组 33  台。该风电项目能充分利用当地风能资源，为所在地区的电网提供清洁可再生能源，减少大气污染，保护当地生态环境。

该风电场所在区域区位优越，设施完善，交通便利，北同蒲电气化铁路、宁岢铁路、朔黄铁路和宁静铁路共同构成了该地区发达的铁路运输网；公路方面，太宁、大运、忻保、崞水、平阳、宁白、忻分等干线公路通过境内。由此可见是建设风电场的良好场址。

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第七章 研究成果与结论

（1）研究成果

随着风力发电规模不断扩大，  风电产业迅猛发展，  风力发电机组种类也由全球十余种发展到现在的仅国内就有数百种的局面。在当前风电发展的大好形式下， 风电项目可谓此起彼伏、层出不穷。风力发电机组（简称风电机组）是将风能转化为电能的机械。由于风力发电设备的投资在风电场建设投资中占有相当大的比重，风电机组选型是风电场建设至关重要的问题。风电机组选型的合适与否直接关系到项目的投资效益，甚至关系到项目投资的成败。如何从众多发电机组中选择合适机组，保证风电场经济高效、安全稳定运行，是目前很多风电投资企业面临的重要问题，也是建设单位在风机设备采购时不可回避的重要问题。

本文将风电场投建前的风力发电机选型作为核心研究内容，对现有的风机选型方法进行了研究，并对选型指标体系的构建和选型方法的建模进行了探讨，最后开发了实用的风电机组优化选型系统，用于指导风电场的风机选型工作。主要结论如下：

1）研究现有的风机选型方法，重点研究了模糊综合评判法的基本理论，深入地讨论了模糊综合评判模型中广义数学算子的类型和选取、隶属函数的建立与选取、模糊模型的识别方法，并最终采用层次分析法（AHP）來确定指标权重向量，形成了基于 AHP 的模糊综合评价法。

2）以风力发电机选型为目标，综合考虑风电场建设和运营期间与风机相关的指标，从机组技术性能、与风场适应性、经济性能、机组运行业绩和产品技术服务这五大类出发，继续细分为更多的指标类别，详细分析了各个指标选择的依据和意义，建立了风力发电机选型指标体系的层次结构模型。

3）建立了针对风力发电机选型的模糊综合评判模型，并以此为基础，选取实际风电场的例子，应用基于 AHP 的模糊综合评价法进行风机选型计算。从近 5 台备选机组组成的数据库中选出最适合该风场的机组型号，与该风场实际选择的机型一致，验证了本文选型指标体系构建及风机选型方法建模的有效性。

4）开发了风电机组优化选型系统。该系统再次验证了本文选型方法建模的有效性，且功能完备，结果显示清晰直观，并能够对数据作深入的处理，操作友好，可扩展性强，能够较好地完成风机选型及进一步的分析工作，为风电场建设和运营提供了有效的工具和指导。

参考文献（略）