风电场集电线路优化探讨

2014-03-10张浩

风能 2014年6期

文／张浩

风电场集电线路优化探讨

文／张浩

经济持续增长带来对用电需求的持续增长，国家发展改革委办公厅落实的风电发展政策以及市场需求的拉动使风电工程建设市场有了极大的规模。国家可再生能源信息管理中心《2013年度中国风电建设统计评价报告》显示：2012年概算单位造价每千瓦9036元，决算单位造价每千瓦7958元，我国风电场造价呈逐年下降趋势。目前风电场造价成本中机组（设备）约占75%左右，基础设施约占20%，其他约占5%。其中风电场集电线路的合理性是关系到整个风电场的稳定运行、经济投资以及使用效率的主要因素。通过对几种常见集电线路的分析，做如下几个方面的论述。

风电机组布置与集电线路的关系

风电机组的合理布置对整个风电场的发电量、场内连接电缆线路投资、场内电缆线路的长度、场内线路的电能损失有很重要的作用。风电机组的布置需达到风电机组各台发电量最大，尾流影响最小的排列方式，根据现已建成的49.5MW风电场场址区域的风能资源条件、地形条件，一般以行距（叶片直径的4－8倍)和列距(叶片直径的6－10倍)组合方式排列。根据当地的单一盛行风向或多风向，风电机组一般按矩阵式排布和分散式排布。方案如图1所示。

风电场风电机组的布置影响着集电线路路径的曲折程度和分支线的多少。按现有的风电机组技术，风电机组单台容量一般在2MW左右，风电机组出口电压经箱变升至35kV后经集电线路最终进入升压站。根据风电机组的布置方式不同确定集电线路主干线的回路数，机电线路的回路数决定了集电线路路径的长短以及导线截面的大小,直接影响着整个工程的总投资。下面结合已建成的49.5MW风电场集电线路的设计，对集电线路优化和电能损耗进行浅析。

工程案例分析

已建成的49.5MW风电场位于新疆吐鲁番地区，安装33台单机容量1.5MW的风电机组，场址的海拔高度约在390m－500m，场地开阔，地势平坦。风电机组布置及集电线路路径图如图2所示。

图2 49.5MW风电场集电线路路径示意图（方案一已建成）

35kV线路共分3回进线，分别为一线，二线和三线，均为单回路，一线接4#－9#、15#－19#风电机组，二线接1#－3#、12#－14#、25#－29#，共11台风电机组，三线接10#－11#、20#－24#、30#－33#，共11台风电机组。其中主干线3条，支干线8条。集电线路亘长14.634km。其中LGJ－120/25线路亘长8.583km，LGJ－185/30线路亘长6.051km。LGJ－120/25导线经济输送容量为11.9MVA，最大载流量260A(工作温度70℃时）。LGJ－185/30导线经济输送容量为18.4MVA，最大载流量370A(工作温度70℃时，最大负荷利用小时数＜3000h）。导线使用情况及长度以及杆塔型号数量如表1所示。

该布置35kV线路共分3回进线，分别为一线，二线和三线，均为单回路，一线接30#－33#、20#－24#、25#－29#风电机组，二线接10#－19#，共10台风电机组，南线接1#－9#共9台风电机组。其中主干线3条，支干线1条。集电线路亘长11.55km。其中LGJ－120/25线路亘长2.85km，LGJ－185/30线路亘长5.72km。LGJ－240/30线路亘长2.98km。LGJ－240/30导线经济输送容量为24MVA，最大载流量440A(工作温度70℃时）导线使用情况、长度以及杆塔型号数量如表2所示。

结语

通过以上案例可以看出，风电场集电线路的合理布置对整个工程的造价影响是很大的。现对集电线路的优化进行以下总结：

图3 小草湖49.5MW风电场集电线路路径示意图（方案二优化后）

表1 导线使用情况、长度以及杆塔型号数量

（1）通过小草湖风电场的布局，不难看出升压站的站址位置，直接影响到整个集电线路的走向及其布置，因此在风电场经过宏观选址后，应结合选址报告和相关风电机组的布置方案以及当地政府部门的土地规划，拟定升压站的站址位置；

（2）选择集电线路路径应认真对风电场的整个布局进行研究，反复勘测，本着线路安全可靠、投资经济合理，避让建筑物等，综合考虑施工、运行、维护、环保等原则，确定可行性路径方案。尽量减少主干线和分支线的回路数；

（3）在杆塔和基础选型方面应做到根据不同的地形选型，做到线路运行安全，节省廊道资源，不影响整个风电场的布局的情况下选择不同的杆塔型号和基础形式，在地势平坦地区可用钢筋混泥土水泥杆，在廊道和土地资源比较紧缺的地区采用同杆或同塔进行双回或三回架设。在山区可采用杆塔混合的方式，尽量减少电缆的用量，风电机组基础积极引进新型基础（如岩石锚杆基础、无张力灌注桩基础、钻孔灌注桩基础等）的应用，减少开挖及钢筋混泥土的用量节省工程投资；

（4）导线截面的选择，导线的费用投资约占整个工程投资成本的10%左右，因此在技术成熟的条件下对同一回路，逐段不同容量采用经济的、不同截面的导线组合很有必要。一般在整个工程中选用最多三种型号的导线为宜，过多的导线型号会增加工程的施工难度，而且对后期线路的运行维护也会带来不便。