陕西郝滩分散式风电场开发浅析

王健

（西北勘测设计研究院, 西安 710065）

陕西郝滩分散式风电场开发浅析

王健

（西北勘测设计研究院, 西安 710065）

欧盟、美国在分散式风电方面取得了令人瞩目的成就[1]，积极发展分散式风电是我国今后风电发展的一个新方向。本文介绍了分散式风电场及其优势，并对华能新能源陕西定边郝滩分散式风电场的风能资源进行了简要分析，希望对分散式风电场开发提供一些帮助。

分散式风电场；风能资源；机组选型

0 引言

近年，我国风电产业高速发展，风能资源丰富的“三北”及东部沿海地区风电装机容量增长迅速，风电消纳难题日益严峻[2]。2011 年，国家能源局通过发布《分散式接入风电项目开发建设指导意见》，对分散式风电项目的定义、核准审批、项目规模等做了较为明确的要求。这意味着我国的风电发展战略将由主要发展大型风电基地转为大型风电基地与分散式开发并举的新阶段[3]。

1 分散式风电场的含义

根据国家能源局印发的相关通知，分散式风电场的定义如下：分散式接入风电项目是指位于负荷中心附近,不以大规模远距离输送电力为目的,所产生的电力就近接入当地电网进行消纳的风电项目。

分散式接入风电项目应具备以下条件：

(1)利用电网现有的变电站和送出线路，不新建送出线路和输变电设施；

(2)接入当地电力系统110千伏或66千伏以下降压变压器；

(3)项目单元装机容量原则上不大于所接入电网现有变电站的最小负荷，鼓励多点接入；

(4)项目总装机容量低于5万千瓦。

2 分散式风电场的优势

（1）响应国家节能减排号召，因地制宜，优化区域能源结构。风电是绿色能源，我国电力能源以火电、水电为主，大力发展风电等绿色新能源，每发1kWh电，可节约煤炭资源320g，同时可以减少各类污染气体的排放，为社会经济的可持续发展提供新动力。

（2）减小由于大规模风电接入对电网的冲击和影响，降低电网调度难度[4]。过去5年，我国建成了多个千万千瓦级风电基地，但是由于风能本身的随机性、间歇性和可预测性低，加上电网规划和建设相对滞后，大规模风电接入对当地电网甚至更大区域电网还存在很多问题。近几年，弃风限电已经成为影响风电发展的一个瓶颈，分散式风电可以减少此类影响。

（3）就近直接配入电网，减少了电能输送环节的能量损失，提高能源利用效率，促进负荷中心经济社会可持续发展。

（4）降低成本，分散电网的事故风险并缓解消纳瓶颈，适合电网结构好、土地资源有限的地区。

3 国内已建成的分散式风电场情况

分散式风电是我国风电发展的一个新方向，相对经验较多的欧美市场，国内目前尚处于起步阶段。据笔者了解，我国目前已建成的分散式风电场有中广核哈密地区69MW风电场[3]和华能陕西定边狼儿沟分散式风电场。

华能陕西定边狼儿沟分散式风电场位于陕西省定边县城东南约15km的贺圈镇狼儿沟村，场址区海拔高度在1500m－1550m之间，为黄土高原北部的黄土低岗斜坡，风电场65m高度年平均风速6.54m/s，风功率密度为304W/m2。该风电场装机9MW，安装6台1500kW风电机组，设计年利用小时数1882h，运行电网为榆林西部电网，归属陕西省地方电力(集团)有限公司，最大运行负荷约350MW，依靠宁东电网送入四回110kV线路供电。狼儿沟分散式风电场年实际利用小时数超过2300h，效益良好。

目前，包括新疆、云南、贵州、重庆等很多省区都在积极发展分散式风电，2013年7月，贵州省签约了总装机量为1200MW的90个特许经营权风电项目。由于分散式风电本身的特点，随着风力发电技术的发展和电网的健全，我国今后将会建成更多的分散式风电场。

4 陕西定边郝滩分散式风电场

4.1 区域风资源特点及电力系统概况

陕西省目前已查明的风能资源较丰富区域主要位于陕北黄土高原长城沿线区域，即定边县、靖边县、横山县、榆阳区、神木县；榆林市南部、延安市北部地区为风能资源次丰富区；此外，渭北高海拔区域和秦巴山区高海拔区域也存在局部风能资源可利用区。

陕北黄土高原长城沿线区域风能资源可利用面积较大，70m高度年平均风速在6m/s－7m/s之间，是陕西省风能资源最为丰富的地区。定边县属风能资源2级地区，其70m高度实测年平均风速在5.6 m/s－6.9m/s之间，最多风向主要分布在SSE-SSW区间，年平均风功率密度在176W/ m2－290W/m2，年有效风速时数多大于6500h，属风能资源可利用区。

陕西电网是西北电网的重要组成部分，位于西北电网的东部，以330kV输电网为主网架，以110kV为配电网（系统内有少量220kV电网）。属于比较典型的以燃煤火电为主的电网。关中地区电网集中分布了全省接近90%的火电电源容量，水电则集中分布在陕南。

考虑定边县风能资源和陕西电网特点，在定边开发分散式风电场，可以有效地利用该地区风能资源，为陕西电网提供新的电源，减少关中电网火电输送至陕北电网的能量损失，优化区域电网结构，促进地区经济发展。

4.2 陕西定边郝滩分散式风电场概况

郝滩分散式风电场位于陕西省定边县郝滩乡，东经108°07′21″－108°11′00″，北纬37°28′00″－37°29′16″之间，风电场面积约9.7km2，场址位置如图1。风电场装机容量10MW，设计安装5台2000kW的风力发电机组，场址南侧3km处有一座7246#测风塔，风电场可就近接入西北约10km的安边升压站，该升压站有35kV的预留间隔，所发电量可在当地消纳，符合分散式风电场开发建设条件。风电场北侧距307国道2km，定边县内青银高速、S303省道纵横交错，对外交通较为便利。

4.3 风电场风能资源分析

根据风场附近7246#测风塔资料分析，该风电场的主风向和主风能方向为南(S)风，次风向和次风能方向为南西南(SSW)，盛行风向稳定。风速春季大，夏秋季小。该风电场80m高度年有效风速时数为7196h，风速频率主要集中在3.0m/s－10.0m/s，无破坏性风速，风速年内变化小，全年均可发电。

用WAsP10.0软件推算得到80m高度年平均风速为5.96m/s，平均风功率密度为211W/m2，威布尔参数A=6.70，k=2.04；50m高度年平均风速为5.31m/s，平均风功率密度为146W/m2，威布尔参数A=6.00，k=2.12。根据《风电场风能资源评估方法》判定，该风电场风功率密度为1级。

图1 华能郝滩分散式风电场场址位置图

根据定边气象站计算50年一遇的最大风速为34.79m/s，小于37.5m/ s。60m－90m高度15m/s风速段湍流强度介于0.106－0.125之间。根据IEC61400－1(2005)标准判定，该风电场可选用适合IECⅢb及以上安全等级的风电机组。

4.4 风电机组选型及发电量计算

该风电场年平均风速较小，风电机组轮毂高度80m处年平均风速为5.96m/s，为提高发电效率，有效利用本风电场风能资源，拟选用大叶片低风速风电机组。近年来，低风速机组发展很快，国内各大主流风电机组厂商均已开发出大叶片、高轮毂适合低风速（小于6m/s）地区的机组，主要机型有金风GW93/87－1500kW、华锐SL89－1500kW、SL110－2000kW、国电联合动力UP93/97－1500kW、UP105－2000kW、东汽FD108－2000kW、海装102/111-－2000kW、上海电气W105/111－2000kW、远景EN93－1500kW、明阳MY110/104－2000kW、南车WT110－2000kW等机型。其中金风、远景和上汽的部分低风速机型已投产。

通常提高机组出力的方法很多，但在低风速区域，年平均风速较低，破坏性风速较小，风电机组的安全性要求较低。在这种风况下，增加叶片长度，提高单台机组吸收的能量，成为主机厂商的普遍方法。

通过对比风电机组的扫风面积与功率比（见表1），可以看出，目前市场上低风速机型的扫风面积与功率比均大于4，有的甚至接近5，相比之下，传统机组的扫风面积功率比在3左右。显而易见，低风速风电机组单位千瓦的扫风面积更大，吸收的风能更多，更有利于低风速区域。

表1 各风电机组参数及发电量比较表

郝滩风电场内地形平坦，海拔1400m－1500m，主风能方向为南(S)风，次主风向和次主风能方向一致均为南西南(SSW)，盛行风向稳定，采用垂直于主风向南风（S）一排布置5台2000kW风电机组。考虑道路、电气线路投资，并避开场内两条冲沟，本次微观选址方案设计采用风电机组间距为4D。各机组参数及发电量比较见表1。

由表1可以看出，扫风面积功率比较大的机型，年利用小时数较多，风能利用率较高，适合该风电场使用，以提高发电量，增加投资利润。同时，该风电场内地形平坦，运输条件较好，便于大型运输、装卸车辆进入，因此推荐该风电场采用方案1。

5 结论和展望

（1）陕北黄土高原区域风能资源较为丰富，但由于高原地形复杂，许多风能资源较好的区域均是农田、森林、坟墓、油井等，集中式风电开发土地面积有限，并且送出消纳困难，分散式风电开发有效的解决了这些问题，是今后风电发展的一个方向，并为其他地区风电发展提供了一些经验。

（2）对于一些低风速、靠近负荷中心的地区，采用大叶片、扫风面积功率较大的低风速型风电机组，可以有效的提高风能利用率，优化能源结构，促进地方经济发展。

（3）若风切变指数为正，通过增高风电机组轮毂高度在一定程度上可增大风速，提高机组发电量。但同时也增加了塔筒、运输等投资成本，需作进一步综合比较和分析，本文未对此类问题进行分析。

[1] 于海洋,武国良,陈光,徐明宇,陈晓光,曲义.国外分散式风力发电政策研究及对中 国的启示[J].黑龙江电力,2013,35(3):236-238.

[2] 王彩霞,李琼惠.促进我国分散式风电发展的政策研究[J].风能,2013(9),46-52.

[3] 时璟丽.我国可再生能源发展综述[J].自动化博览,2013(6),28-32.

[4] 范必.促进风电产业健康发展的思考[J].中国能源,2009,7-10.

[5] 沈汉琴, 黄山峰.基于分散式风电的集控方案设计与实施[J].太阳 能,2013(13):22-25.

A Simple Analysis on Decentralized Wind Farm Development in Haotan

Wang Jian
（XiBei Engineering Co., Ltd., Xi'an 710065, China）

The European Union and the United States have aThained great achivement[1]in the feld of decentralized wind power, which ofers a new arena for China's wind power development in the future. This paper introduces the basic knowledge about decentralized wind farm, and analyzes the wind resources of Haotan decentralized wind farm, a project of Huaneng Renewables Corporation Ltd.,in Dingbian county,Shaanxi province. This may ofer some help for further development of decentralized wind farm.

decentralized wind farm; wind energy resources; wind turbine generator selection

TM614

A

1674-9219（2013）12-0054-04

2013-10-22。

王健(1984- )，男，硕士研究生，助理工程师，目前就职于西北勘测设计研究院风力发电设计分院，主要研究方向为风能资源分析。