2021年咨询工程师继续教育讲义-新能源专业-风能.doc

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1、新能源专业-风能 目 录1第一节风能概述2第二节我国风能资源的分布和特点3第三节风能资源的测量4第四节风资源数据统计分析方法和风资源评估 01风能概述1 风能原理水平运动的空气就是风，空气流动形成的动能称为风能，风能是太阳能的一种转化形式。太阳辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，在不均压力作用下，空气沿水平方向运动就形成风。风的形成是空气流动的结果。空气运动主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同形成的。大气真实运动是气压梯度力和地转偏向力综合影响的结果。 2 风能利用分类1、风力提水。2、风力发电。利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式。3、风帆助航。4、风力制热。

2、3 人类利用历史风力发电是在大量利用风力提水的基础上发展起来的，首先起源于丹麦。中国是世界上利用风能最早的国家之一。用帆式风车提水已有1700多年历史，在农业灌溉和盐池提水中起到过重要作用。4 风能利用的优缺点风力发电作为绿色能源的一种，己深受全世界的重视。风取之不尽，用之不竭，不存在资源衰竭问题；同时在风能的转换过程中，基本不消耗化石能源，因而不会对环境构成严重威胁。风电是一种高度清洁的能源技术，符合可持续发展的要求。发展风力发电是减少排放、防止全球气候变暖的一项主要措施。主要问题集中表现在生态上，可能干扰鸟类， 会发出一定的噪音。 02我国风能资源的分布和特点根据全国有效风能密度、有效风力

3、出现时间百分率，以及大于等于3m/s和6m/s风速的全年累积小时数划分为六个区域：一：东南沿海及其岛屿；二：内蒙古和甘肃北部；三：黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海；四：青藏高原、三北地区的北部和沿海；五： 云贵川，甘肃、陕西南部，河南、湖南西部，福建、广东、广西的山区，以及塔里木盆地；六： 四和五地区以外的广大地区； 一：东南沿海及其岛屿；为我国最大风能资源区，平均每天大于、等于3 m/s的风速有21.3h，是我国平地上有记录的风能资源最大的地方之一；二：内蒙古和甘肃北部，为我国次大风能资源区，这一地区的风能密度，虽较东南沿海为小，但其分布范围较广，是我国连成一片的最大风能资源区；三：黑龙江和

4、吉林东部以及辽东半岛沿海，风能也较大；四：青藏高原、三北地区的北部和沿海，为风能较大区，由于青藏高原海拔高，空气密度较小，所以风能密度相对较小；五： 云贵川，甘肃、陕西南部，河南、湖南西部，福建、广东、广西的山区，以及塔里木盆地，为我国最小风能区，在这一地区中，尤以四川盆地和西双版纳地区风能最小；六： 四和五地区以外的广大地区，为风能季节利用区； 03风能资源的测量1 测风系统的组成自动测风系统主要由六部分组成：包括传感器、主机、数据存储装置、电源、安全与保护装置。传感器分风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器、输出信号为频率（数字）或模拟信号。主机利用微处理器对传感器发送的信号进行采

5、集、计算和存储，由数据记录装置、数据读取装置、微处理器、就地显示装置组成。传统测风仪有风杯式风速仪、螺旋浆式风速仪及风压板风速仪等。新型测风仪有超声波测风仪、多普勒测风雷达测风仪、风廓线仪等。1.1 机械式测风仪机械式测风仪器的优点在于可靠性高，成本低。但同时也存在机械轴承磨损的情况，因此需要定期检测甚至更换。另外，在结冰地区，需要安装加热设备防止仪器结冰。1.2 非接触式测风仪优点在于受结冰天气（气候）的影响较小。缺点是用电量较大，在偏远地区的应用受到限制。 2 测风塔的选址2.1风电场测风塔的选址和测风仪器应符合下列规定：1地形较为平坦的风电场，可选择场址中央处安装测量设备，一座测风塔控制

6、半径不宜超过5km，地形较为复杂的风电场（含丘陵地区），应区分不同区域和地段，选择各地段有代表性的场址安装测量设备，一座测风塔控制半径不宜超过2km。2风电场测站应避开高大障碍物，测风塔的测风高度应不低于预装风力发电机组的轮毂高度。3 测风塔应在10m高度和预装风力发电机组的轮毂高度处各安装一套风速计和风向仪，每隔20m高度处可安装一套风速计。4 在植被覆盖较密的山区和林区，应根据植被的高度相应提高测风塔的测风仪器高度。 2.2测风塔的数量应符合下列规定：1对于地形较为平坦，风电场区域的海拔高差在50m以内，50MW及以下风电场可在平均海拔的位置安装12座测风塔。2对于地形较为复杂或200MW

7、及以上风电场，风电场区域的海拔高差在50m200m，可在海拔适中、地势相对开阔的丘陵岗上安装23座测风塔。3对于位于山区海拔高差在200m以上的装机容量50MW200MW风电场，宜在风场区域预装风力发电机组海拔最高处、最低处和平均海拔的山脊位置安装3座测风塔，如遇山脊走势多变，还应增加测风塔数量。4当拟建风电场下垫面条件变化很大，只能采用实测数据进行风资源评估时，可根据风电场范围内地形起伏变化设立多个一年以上的长期气象观测站。 3测量采样参数1 风速参数采样时间间隔应不大于3秒，并自动计算和记录每10分钟的平均风速，每10分钟的风速标准偏差，每10分钟内极大风速及其对应的时间和方向。单位为m/

8、s。2 风向参数采样时间间隔应不大于3秒，并自动计算和记录每10分钟的风向值。风向采用度来表示；也可以采用区域表示，区域共分为16等分，每个扇形区域含22.5。3 温度参数应每10分钟采样一次并记录，单位为。4 大气压力参数应每10分钟采样一次并记录，单位为kPa。 4测量仪器参数1 测风仪器设备在现场安装前应经法定计量部门检验合格，在有效期内使用。2 风速传感器应满足测量范围为0m/s60m/s，误差范围为0.5m/s，工作环境温度应满足当地气温条件。3 风向传感器应满足测量范围为0360，精确度为2.5，工作环境温度应满足当地气温条件。4 大气温度计一般应满足测量范围为-40+50，精确度

9、为1的要求。5 大气压力计一般应满足测量范围为60108 kPa，精确度为3%的要求。6 数据采集器应具有本规定的测量参数的采集、计算和记录的功能，具有在现场或室内下载数据的功能，能完整地保存不低于3个月采集的数据量，能在现场工作环境温度下可靠运行。 5 设备及安装1 测风塔结构可选择桁架型或圆管型等不同形式，高度应接近拟安装风力发电机组的轮毂高度。测风塔应该具备设计安全，结构轻便、易于运输及安装，在现场环境下结构稳定，风振动小等特点；并具备防腐、防雷电要求及配备“请勿攀登”等明显的安全标志。2风速仪、风向标安装时，建议至少安装三层，其中应有一套风速、风向传感器安装在10m高度处，另一套风速、

10、风向传感器应固定在拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度处，其余的风速、风向传感器可固定在测风塔10m的整数倍高度接近拟安装风力发电机组叶片最低位置处。如果条件许可，每隔10m高度安装一套风速、风向传感器效果更好。3 为减小测风塔的“塔影效应”对传感器的影响，风速、风向传感器应固定在离开塔身的牢固横梁处，与塔身距离为桁架式结构测风塔直径的3倍以上、圆管型结构测风塔直径的6倍以上，迎主风向安装并进行水平校正。4 风向标应根据当地磁偏角修正，按实际“北”定向安装。风向标死区范围应避开主方向。5 安装数据采集器时，数据采集安装盒应固定在测风塔上适当位置处，或者安装在现场的临时建筑物内；安装盒应防水、防冻

11、、防腐蚀和防沙尘；数据传输应保证准确。6 温度计及大气压力计可随测风塔安装，也可安装在附近的百叶箱内。 6 数据收集1 现场测量收集数据应至少连续进行一年，并保证采集的有效数据完整率达到90%以上。2 数据收集的时段最长不宜超过一个月，收集的测量数据应作为原始资料正本保存，用复制件进行数据分析和整理。 7数据整理1 不得对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减，并应及时对下载数据进行复制和整理。2 每月收集数据后应对收集的数据进行初步判断，判断数据是否在合理的范围内；判断不同高度的测量记录相关性是否合理；判断测量参数连续变化趋势是否合理。3 发现数据缺漏和失真时，应立即认真检查测风设备，及时进

12、行设备检修或更换，并应对缺漏和失真数据说明原因。4 经整理形成现场测量逐十分钟原始数据报告。5 经整理形成现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告。6 将所有未经修改的原始测风数据记录和质量控制记录整理汇总到一起。 04风资源数据统计分析方法和风资源评估1基本资料1应收集风电场附近气象观测站气象资料，并应选择风电场所在地附近有长期观测记录的气象观测站作为参考气象观测站。2应对场址所在地的区域风能资源基本状况进行分析，并对相关的地理条件和气候特征进行适应性分析。3 应收集风电场及附近测风塔各高度不少于完整一年的风速、风向及气压、气温资料。4应收集风电场范围内机位、变电站、集电线路、道路等地质勘探

13、资料。5应收集风电场场区1：2000（山区）或1：5000（平原）的地形图，地形图的范围应包括场区外延1km2km的区域。6应收集风力发电机组资料，包括风机风能利用系数、推力系数、设计风电场空气密度下的功率曲线、几何尺寸、技术参数、各种工况下的基础受力情况，以及设备标定和运输、维护资料。 2风能资源分析1 整理和分析测量数据应符合现行国家标准风电场风能资源测量方法GB/T 18709和风电场风能资源评估方法GB/T 18710中的规定。2 测风塔缺测数据处理，应符合下列规定：a 测风塔某一时段所有设备缺测，宜采用相关性较好的邻近测风塔同期的、相同或邻近高度的测风数据，通过两者之间相关关系进行插

14、补。同期测风数据的相关系数不宜小于0.8，所有设备缺测数据总数符合现行国家标准风电场风能资源测量方法GB/T 18709中的规定。b测风塔只有某些设备缺测，宜采用相邻高度同时段的完整风速数据，计算相邻两高度同时段风切变指数，按现行国家标准风电场风能资源评估方法GB/T 18710中风切变幂律公式进行插补。3 长期测站的选择，应符合下列规定：a 具有连续30年以上规范的测风记录。b 距离风电场比较近。C 与风电场同期测风结果相关性较好。D 与风电场地形条件相似。4 当有多个长期测站时，宜选择相关性最好的长期测站参与风电场测站数据的订正。 5当人工测站变为自动测站或测站站址变动时，应收集变化前后平

15、行或对比观测数据，按现行国家标准风电场风能资源评估方法GB/T 18710中的要求，收集长期测站现状和过去的变化情况，并分析其对风速、风向变化造成的影响。6应按现行国家标准风电场风能资源评估方法GB/T 18710的要求，收集和分析长期测站数据。对长期测站年平均风速、月平均风速变化不合理或突变情况应进行详细分析。7 代表年数据分析应符合下列规定：1宜选择有代表性的连续不少于20年的年平均风速作为长系列。2当长期测站由人工测站变为自动测站或测站站址变动，导致测风数据不连续时，可选择最近至少连续7年的年平均风速作为长系列。8 代表年数据订正应按现行国家标准风电场风能资源评估方法GB/T 18710

16、中的方法执行。当长期测站与同期测风结果的相关性较差，主导风向及主风能风向扇区相关系数小于0.7时，可收集临近其他气象站的资料或采用模拟的气象数据，做代表年订正，并在年上网电量计算中考虑长期风速波动对于发电量的影响。 9 风电场风能要素计算，应符合下列规定：a应按现行国家标准风电场风能资源评估方法GB/T 18710中的规定，计算不同高度代表年的平均风速和风功率密度、风速和风能频率分布、风向频率及风能密度方向分布等参数，并绘制风况图表。b风速频率分布宜用概率函数威布尔分布来描述。风力发电机组最大风速的计算应符合下列规定：a 根据气象站历年最大风速统计，宜采用风速年最大值的Gumbel极值型概率分

17、布，推算气象站的50年一遇最大风速。b 根据测风塔实测年最大风速统计，建立气象站和测风塔大风时段相关关系，宜直接相关到风力发电机组预装轮毂高度，推算风电场内风力发电机组预装轮毂高度10min平均50年一遇最大风速，并按下式计算标准空气密度下的10min平均50年一遇最大风速：气象站和测风塔大风时段相关系数不宜小于0.7，并参考风场所在地区50年一遇基本风压值，按下式计算离地10m高的10min平均50年一遇最大风速：11 应按现行国家标准风力发电机组设计要求GB/T 18451.1计算轮毂高度处10min平均50年一遇最大风速和确定的湍流强度等级，并参考轮毂高度处年平均风速 3风电场年上网电量

18、计算一年8760小时内n台风电机组构成的风电场，不考虑尾流影响的年理论发电量为：应根据修正为代表平均风资源情况的测风资料和风力发电机组功率曲线，计算风电场年发电量。并根据折减因素，计算风电场年发电量综合折减率，估算风电场年上网电量、年等效满负荷小时数、容量系数等。 发电量计算应按下列要求进行折减：1 根据风电场场址或附近的观测站多年的温度、气压和湿度资料，计算平均空气密度，修正风力发电机组功率曲线，并对风电场年理论发电量进行空气密度修正。2 利用风能资源评估软件评估风力发电机组尾流影响，计算尾流影响折减系数。3 考虑风力发电机组可利用率、风力发电机组功率曲线保证率折减系数。4 根据风电场现场实

19、测气温数据，计算发电量低温折减系数。5 考虑风电场湍流强度的影响折减系数。6 考虑电网故障率及电网影响折减系数。7 考虑变压器损耗及线损、风电场自用电量损耗折减系数。8 当风电场测风时段与代表性风况不同时，考虑风电场代表性订正对于发电量的影响以及风能资源评估中的不确定性的修正影响折减系数。9 考虑大规模风电场群周围风电场的影响折减系数。10 考虑叶片污垢、覆冰、台风等特殊影响折减系数。 主要内容第一节风电场建设程序第二节风电场设计第三节风电场的投资及财务评价分析 第一节风电场建设程序1.1项目建议书的作用和特点1.1.1项目建议书的作用1.项目建议书是国家选择和审批风电场项目的依据2.项目建议

20、书是可行性研究的依据。3.涉及利用外资的项目，在项目建议书批准后，方可开展对外工作。 1.1.2 项目建议书的特点从总体上看，项目建议书是属于定性性质的，与可行性研究相比，项目建议书具有以下几个主要特点：1.从目的性考察看，提交项目建议书的目的是为了建议和推荐项目，因此，它只是对项目的一个总体设想，主要是从宏观上考察项目的必要性；2.从基础性分析看，项目建议书阶段是投资建设的第一步，这时还难以获得有关项目本身的详细的经济、技术、工程资料和风能资源数据。3.从内容上探究，项目建议书的内容相对简单4.从方法上看，在编制风电场项目建议书阶段需要运用和计算的指标不多，而且大多采用静态指标，对一般数据的

21、精度要求不高。但对风电场的风能资源数据精度要求较高。5.从结论上判断，项目建议书的结论是否值得做进一步的研究工作，其批准也不意味着是对项目的决策。 1.2项目建议书的内容项目建议书只是投资前对风电场项目的轮廓性设想，主要从投资建设的必要性方面论述，同时初步分析投资建设的可行性。基本内容：1）投资项目的必要性和依据；2）拟建规模和建设地点的初步设想；3）资源情况、建设条件、协作关系的初步分析；4）投资估算和资金筹措设想；5）项目大体进度安排；6）经济效益和社会效益的初步评价。 2.风电场项目的可行性研究2.1可行性研究的意义和作用风电场项目可行性研究是在批准了项目建议书（附件为预可行性研究报告）

22、的基础上进一步进行调查、落实和论证风电场工程建设的必要性和可能性。通过风电场项目可行性研究以及报告的编写，经审批和批准后该项目可立项，业主可着手进一步落实解决配套资金和还贷的银行进行评估工作，并作好施工前的准备工作。 2.2可行性研究的工作程序1 资料收集2 风资料处理3 地质勘查4 风力发电机组机型选择、机位优化和发电量估算5 风电场接入电力系统及风电场主接线设计6 土建工程设计 7 工程管理8 施工组织设计9 环境影响评价10 工程投资概算11 财务评价 3.风电场的建设准备3.1项目报建3.2编制风电场建设计划3.3委托建设监理 3.4项目施工招标3.5签订施工合同3.6征地3.7 现场

23、四通一平3.8组织设备订货3.9职工培训 4.风电场的建设实施4.1工程施工许可证4.2工程施工管理4.3 工程施工监理4.4 工程施工质量管理4.5 工程施工安全管理 第二节风电场的设计1.设计单位的选择风电场的设计由项目业主单位委托有资质的设计单位设计。选择设计单位的目的是以设计质量为主要目标，因为，设计时需为业主初选机位，并需进行机位的优化，使风电场的风力发电机组发出的电量是高的，选择的机型又最适合本风电场的风能资源，最后为业主选择最佳的施工方案并使早日发电。 2.设计内容2.1总体设计2.1.1风能资源的评估风况是影响风力发电经济性的一个重要因素。风能资源的评估是建设风电场成败的关键所

24、在。随着风力发电技术的不断完善，根据国内外大型风电场的开发建设经验，为保证风力发电机组高效率稳定的运行，为达到预期目的，风电场址必须具备有丰富的风能资源。由此，对风能资源进行详细的勘测和研究越来越被人所重视。2.1.2风电场宏观选址风电场宏观选址过程是从一个较大的地区，对气象条件等多方面进行综合考察后，选择一个风能资源丰富、而且最有利用价值的小区域的过程。2.1.3风电场微观选址微观选址是在宏观选址中选定的小区域中确定如何布置风力发电机组，使整个风电场具有较好的经济效益。 2.2电气设计与火电厂，水电站及核电站等常规发电厂站相比，风电场的电能生产有着很大区别。这主要体现在以下几个方面：（1）风

25、力发电机组的单机容量小。（2）风电场的电能生产方式比较分散，发电机组数目多。（3）风电机组输出的电压等级低。（4）风力发电机组的类型多样化。（5）风电场的功率输出特性复杂。（6）风电机组并网需要电力电子换流设备。风电场的电气部分也是由一次部分（系统）和二次部分（系统）共同组成，这一点和常规发电厂站是一样的。根据在电能生产过程中的整体功能，风电场电气一次系统可以分为4个主要部分：风电机组，集电系统，升压变电站及厂用电系统。 2.2.1电气主接线设计2.2.1.1电气主接线的基本概念一、地理接线图地理接线图用来描述某个具体电力系统中发电厂，变电所的地理位置，电力线路的途径，以及他们相互的连接；它是

26、对该系统的宏观印象，只表示厂站级的基本组成和连接关系，无法表示电气设备的组成和关系。二、电气主接线在发电场和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实现电能的汇集和分配；根据这一要求由各种电气设备组成，并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。 三、电源和负荷通常认为相对于需要分析的具体电气设备，为其提供电能的相关设备即是电源。在分析主接线时，要将他们看作是带电的。发电机，变压器，线路都有可能作为电源。在发电厂和变电站中，用于向用户供电的线路被称为负荷。 四、设备工作状态运行中的电气设备可分为4种状态，即运行状态，热备用状态，冷备用状态和检修状态。（1）运行状态是指电气设备的断路器

27、，隔离开关都在合闸位置。（2）热备用状态是指设备只断开了断路器而隔离开关仍在合闸位置。（3）冷备用状态是指设备的断路器，隔离开关已断开，并完成了装设地线，悬挂标识牌，设置临时遮栏等安全技术设施。送电过程中的设备工作状态变化为：检修-冷备用-热备用-运行停电过程中的设备工作状态变化为：运行-热备用-冷备用-检修 五、倒闸操作利用开关电器，遵照一定的顺序，对电气设备完成上述4种状态的转换过程称为倒闸操作。倒闸操作必须严格遵守下列基本原则：绝对禁止带负荷拉（分段操作），合隔离开关（刀闸），停，送电只能用断路器（开关）接通或断开负荷电流（路）。停电拉闸操作须按照断路器分断负荷侧隔离开关分断电源侧隔离开

28、关的顺序依次操作；送电合闸操作应按照与上述相反的顺序进行。 2.2.1.2.电气主接线的设计原则发电厂主接线设计的基本要求有以下3点：1.可靠性2.灵活性发电厂主接线应该满足在调度，检修及扩建时的灵活性3.经济性（1）投资省；（2）占地面积小；（3）电能损失少。 2.2.1.3.常用的电气主接线形式一、电气主接线的分类主接线形式可以分为两大类：有汇流母线和无汇流母线。汇流母线，简称母线，是汇集和分配电能的设备。采用有汇流母线的接线形式便于实现多回路的集中。由于有母线作为中间环节，使接线简单，清晰，运行方便，有利于安装和扩建。相对于无母线接线形式，其配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多，因

29、此更适用于回路较多的情况，一般进出线数目大于4回。有汇流母线的接线形式包括：单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，带旁路母线等。无汇流母线的接线形式使用开关电器较少，占地面积小，但只是用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。无汇流母线的接线形式包括：单元接线，桥形接线，角形接线，变压器线路单元接线等。 二、电气主接线的常用形式1.单元接线单元接线是最简单的接线形式，即发电机和主变压器组成一个单元，发电机生产的电能直接输送给变压器，经过变压器升压后送给系统。2.桥形接线当变配电装置中只有两条线路连接站内两台主变压器时，常采用桥形连接，此时这两回进线分别和两条线路连接，形成了两条线路变

30、压器的供电路径，在这两条供电路径由桥断路器联络；根据桥断路器相对于变压器和线路的安装位置，又分为内桥接线和外桥接线。内桥接线的桥断路器靠近变压器，对于变压器的投切需要操作两台断路器，对于线路的操作只需要一台断路器；而外桥接线则相反，对于变压器的投切操作一台断路器，线路则需要操作两台断路器。可以看出，内桥接线对于线路的操作较为简单，而外桥接线则易于操作主变。因此内桥接线适用于变压器不经常切换，而线路较长，故障概率较高所造成的线路需要经常操作的场合；外桥接线适用于变压器切换频繁，或线路较短，故障概率小的场合。此外，当线路有穿越功率时也宜采用外桥接线。桥形接线采用的高压断路器数量少，4个回路只需要3

31、个断路器，在容量较小的发电厂，变电站经常使用。 3.单母线接线单母线接线以一条母线作为配电装置中的电能汇集节点，是有母线接线形式中最简单的接线形式。单母线接线的优点是：接线简单清晰，设备少，操作简单，便于扩建和采用成套配电装置。但是单母线接线的可靠性低，当其中的任一断路器停运检修，其所在回路必须停电，而当母线或母线隔离开关故障或检修的时候，由于母线停运，整个配电装置都需要停电，也就有可能造成整个厂站的停电。单母线接线适用于电源数目较少，容量较小的场合。4.单母线分段接线当配电装置中有多个电源（发电机和变压器）存在的时候，单母线不再适用，此时可以将单母线根据电源的数目进行分段，这就是单母线分段接

32、线形式。单母线分段接线具有以下优点：重要用户可以从两段母线上引出两个回路，由不同的电源供电（母线）。当一段母线发生故障的或需要检修的时候，分段断路器可以断开，保证另一段母线的正常运行。 5.双母线接线双母线接线方式通过设置两条独立的母线，每条母线都可以和配电装置中的任意回路相连接，从而使得当一条母线故障或检修时，所有的回路可以运行于另一条母线。双母线接线具有以下优点：供电可靠;调度灵活;扩建方便;便于试验双母线接线适用于回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求下采用。 6.双母线分段接

33、线当220KV进出线回路甚多时，为了减少母线故障时候的停电范围，需要对双母线进行分段，分段的原则如下：1）当进出线回路数为1014回时，在一组母线上用断路器分段。2）当进出线回路数为15回及以上时，两组母线都分段。3）为限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。 2.2.1.4 风电场电气主接线设计一、风电机组的电气接线目前，风电场的主流风力发电机本身输出电压为690V，经过机组升压变压器将电压升高到10KV或35KV。一般可把电力电子换流器和风力发电机看做一个整体,这样风电机组的接线都采用单元接线。机组升压变压器（也称集电变压器）的接线方式可采用一台风电机组配备一

34、台变压器，也可以采用两台风电机组或多台风电机组配备一台变压器。一般情况下，多采用一机一变，即一台风电机组配备一台变压器。二、集电环节及其接线风电场集电环节的接线多为单母线分段接线。每段母线的进线，是各箱式变电所所汇集的多台风电机组的并联输出，每一组机群的箱式变电所提供汇流母线的一条进线。每段母线的出线是一条通向升压变电站的10KV或35KV的输电线路。三、升压变电站的主接线风电场升压变电站的主接线多为单母线接线或单母线分段接线，取决于风电机组的分组数目。当风电厂的规模不大，集电系统分组汇集的10KV或35KV线路数目较少时，可以采用单母线接线。而大规模的风电场，10KV或35KV线路数目较多，

35、就需要采用单母线分段接线的方式。对于规模很大的特大型风电场，还可以考虑双母线等接线形式。四、风电场厂用电风电场的厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就是风电场内用电的部分，至少应包含400V的电压等级。 2.2.2 风电场一次设备的选择2.2.2.1 电气设备选择的依据选择适用的电气设备，首先要确定其额定参数，使其可以长期承载流过它的电流而不过热，可以承受加于其上的电压而不致使设备绝缘受到损坏。同时，还要考虑设备安装地点的环境因素以应对工作现场实际情况，此外，必须考虑电力系统中短路所造成的巨大短路电流对系统的损害，要使电气设备本身可

36、以承受短路时的短路发热和电动力对设备的影响。2.2.2.2 变压器的选择一、变压器的容量和台数风电场各种变压器容量的确定方法如下:1.集电变压器 集电变压器的选择可以按照常规电厂中单元接线的机端变压器的选择方法进行。即：按发电机额定容量扣除本机组的自用负荷后，留10%的裕度确定。2.升压变电站的主变压器 对于升压变电站中的主变压器，参照常规发电厂有发电机电压母线的主变压器进行选择。3.场用变压器 风电场场用变压器的选择，容量按估算的风电场内部负荷并留一定的裕度确定。 二、变压器的形式1.相数用一台三相变压器还是用三台单相变压器组，就要根据具体的情况确定，一案要考虑以下原则：1）当不受运输条件限

37、制时，330KV及以下的电力系统，一般都应选三相变压器。2）当风电厂连接到500KV的电网时，宜经过技术经济的比较后，确定选用三相变压器，两台半容量的三相变压器或单相变压器。3）对于系统联系紧密的500KV变电站，除考虑运输条件外，还应根据系统和负荷情况，分析变压器故障对系统的影响，以确定选用单相或三相变压。2.绕组数当风电场中的变压器连接3个电压等级时，可以选择采用两台双绕组变压器或者一台三绕组变压器。对于容量为125MW及以下的风电场，可采用三相绕组变压器，每个绕组的通过容量应该达到变压器额定容量15%及以上。三绕组变压器的台数一般不超过两台，对于200MW及以上的风电场，采用双绕组变压器

38、加联络变压器连接多个电压等级。风电场的电能直接升高到一种电压等级，两个升高电压等级间采用联络变压器联系。联络变压器一般采用自耦变压器，自耦变压器的高中压绕组连接两个升高电压等级，低压侧常接入自用电系统用作备用/启动电源。 3.联结组别电力系统采用的变压器三相绕组联结方式只有Y和D两种，分别叫做星形联结和三角形联结。近年来，国内外有采用全星联结组别的变压器。4.调压方式变压器的调压方式有两种：无激磁调压，有载调压。 一般来说，有载调压只在下列情况选用：1）接于风电场这种出力变化大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平。2）接于时而为送端，时而为受端，具有可逆

39、工作特点的联络变压器。为保证供电质量，要求母线电压恒定。3）发电机经常在低功率因数下运行。5.冷却方式变压器的冷却方式有：1）自然冷风；2）强迫空气冷却；3）强迫油循环水冷却；4）强迫油循环导向冷却；5）水内冷变压器；6）充气式变压器。 2.2.3风电场的二次部分2.2.3.1风电机组的保护、控制、测量、信号风力发电厂的监控系统分为现地单机控制、保护、测量和信号以及中控室对各台风力发电机组进行集中监控，也可在远处（业主营地或调度机构）对风力发电机组进行监视。风力发电机组的控制器包括两部分：第一部分为计算机单元，主要功能是控制风力发电机组；第二部分为电源单元，主要功能是使风力发电机组与电网同期。

40、2.2.3.2 箱式变电站中变压器的保护、控制、测量、信号箱式变电站中的变压器的控制、保护、测量和信号按照电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB/T50062-2008）和继电保护和安全自动装置技术规程（GB/T14285-2006）的规定，变压器配置高压熔断器保护、避雷器保护和负荷开关，采用高压熔断器作为短路保护，避雷器用于防御过电压，负荷开关用于正常分合电路，不装设专用的继电保护装置。2.2.3.3 风电场控制室的控制、测量、信号风电场控制室布置在110KV变电所内，与110KV变电所中控室在同一房间。在中控室内采用微机对风电场区中的风力发电机组进行集中监控和管理。中控室内的值班人员或

41、运行人员可通过人机对话完成监视和控制任务。 2.2.3.4 遥测和遥信系统远程监控人员可通过人机对话完成远程监控任务。操作方法与在升压变电站控制室的值班人员的操作方法基本相同。遥测、遥信、遥控、遥调称为变电站综合自动化中的四遥。2.2.4 升压变电站的二次部分升压变电站的控制、测量、信号1.110KV及以上变电所的控制、测量和信号的原则。1）110KV变电所的主要电气设备可现地控制，也可采用集中监控系统。在中控室可操作110KV断路器、110KV隔离开关、主变压器中性点隔离开关、10KV断路器。2）110KV隔离开关与相应的电路器和接地刀闸之间，装设闭锁装置。2.监控系统的功能1）运行监视功能

42、2）事故顺序记录和事故追忆功能3）运行管理功能4）远动功能5）运行管理功能2.2.5配电装置的设计要求满足安全净距的要求：不同的电气设备之间、电气设备的不同相之间都要求保持足够的距离以满足绝缘的要求，即满足最小安全净距的要求，最小安全净距指在这一距离下，无论是在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。2.2.6风电场的防雷和接地2.2.6.1风力发电机的接地风电机组采用TN方式供电系统，可以较好的保护风力发电机电气系统及人员的安全。风力发电机接地系统应包括一个围绕风力发电机基础的环状导体，此环状导体埋设在距风力发电机基础一米远的地面下一米处，采用50平方毫米铜导体或直径

43、更大些的铜导体；每隔一定距离打入地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到塔架2个相反位置，地面的控制器连接到连接点之一。 2.2.6.2电气系统的防雷保护依据是否可能发生直击雷，雷电流的幅值以及相关电磁场情况，可划分若干区域来定义雷电对本区设备所造成影响的特性，即雷电保护带（LPZ）只需要对从一个保护带跨到另一更低保护水平防雷带的电缆进行过电压保护，而无需对本区内的电缆进行保护。2.2.6.3集电线路的防雷与接地集电线路的防雷保护措施：（1）架设避雷线（2）降低杆塔接地电阻（3）加强线路绝缘（4）架设耦合地线（5）采用消弧线圈（6）装设自动重合闸（7）采用不平衡绝缘方式（8）装设避雷

44、器2.2.6.4升压变电站的防雷与接地对直接雷击变电站，一般采用安装避雷针或避雷线保护。对于沿线路侵入变电站的雷电侵入波的防护，主要靠在变电所内合理的配置避雷器，并在距变电站12km进线段加装辅助的防护措施，以限制通过避雷器的雷电流幅值和降低雷电压的陡度。2.3 架空线路设计架空电力线路设计可按照国标GB50067199766kV及以下架空电力线路设计规范，或电力行业标准DL/T50921999110kV500kV架空送电线路设计技术规程。2.4 中央控制室及其他建筑物设计2.5道理规划和绿化设计 第三节风电场投资及财务分析1.风电场投资1.1投资构成建设项目总投资是为完成工程项目建设并达到使用要求或生产条件，在建设期内预计或实际投入的全部费用总和。生产性建设项目总投资包括建设投资、建设期贷款利息和流动资金三部分。其中建设投资和建设期贷款利息之和对应于固定资产投资，固定资产投资与建设项目的工程造价在量上相等。工程造价是工程项目按照确定的建设内容、建设规模