浅析风电机组选型及风电场优化设计

2014-04-16孙金龙

中国科技纵横 2014年3期

关键词：发电量选型风电场

孙金龙

(国华(锡林郭勒)新能源有限公司,内蒙古锡林郭勒 026000)

浅析风电机组选型及风电场优化设计

孙金龙

(国华(锡林郭勒)新能源有限公司,内蒙古锡林郭勒 026000)

因为风电机组的规模不断壮大,常规的风电机组的单机容量也在不断增加。目前,对于国内外的科研人员都致力于进行风电机组选型的科学化,并将有效利用软件进行风电场的优化设计作为研究对象,从而让风电机的布置更加合理化、并降低投资成本、增加上网电量。本文首先论述了风电机组选型过程中应该注意的问题,然后在WindFarmer的基础之上,对风电场的优化设计方案进行了具体的讨论。

风电机组选型风电场优化设计 WindFarmer

1 风电机组选型的注意事项

要想实现对风电场的优化设计，首先就要选择合适的风机，这就是所谓的风电机组的选型。在进行风电机组的选型时应该注意一下几点问题。

第一点，要考虑国内外风电机组制造商的生产能力。近年来，风电机组的技术水平不断进步，整机的制造能力也得到提高，所以我们在选型时就更应该注重制造商使用的制造技术和产品的实际应用情况。

第二点，要从风电机组的结构角度方面进行选择，除此之外，还要对风电机组的功率调节技术进行考虑，因为功率调节技术越先进，风电机组的风能转换效率和可靠性就越高。

第三点，因为每个风电场都有自己的风资源特色，例如最大风速、极大风速、湍流强度等都不一样，所以在风电机组选型时应该选择符合风电场风资源特色的风机，并且要求风机具有一定的安全等级保证。

2 WindFarmer环境下的风电场优化设计方案

2.1 WindFarmer简介

WindFarmer是由MINDOPS有限公司研究开发的一种风电场优化设计软件，主要用于锋利发电机组的微观选址。该软件已经过了GL认证，并且通过了相关的实地验证，是一种对风资源进行评估的软件。该软件技术已经在欧洲被广泛应用，但是在国内的应用却非常有限。

WindFarmer软件具有三大主要功能，即数据输入、计算发电量、输出结果。在数据输入中，首先需要对利用参考坐标对WindFarmer的工作范围进行定义，然后再进行风资源栅格文件和风频表tab文件的输入，最后输入风机坐标和风机的相关参数，这样才能实现数据输入的功能。在发电量的计算中，WindFarmer软件可以讲发电量分为理想发电量、总发电量、不含损失的净发电量、包含损失在内的净发电量等四种程度不同的数值。在结果输出上，WindFarmer软件可以实现风玫瑰和发电量的输出。

2.2 风电场优化设计方案

2.2.1 准备原始资料

进行风电场优化设计的第一步就是要准备好相关的原始资料，这些资料具体是指以下几种：一是风电场区域地形图文件的制作，不管这种图文件的初始格式是什么，最终都需要转换成map格式；二是wrg或者rsg格式的风资源文件；三是tab的风频表文件；四是pow或者是wtg格式的风机功率曲线文件；五是wti格式的紊流强度文件。以上这五种文件都是WindFarmer软件在进行风电场优化设计之前需要准备好的原始资料。

2.2.2 模拟风电场的建立

这个过程需要七个步骤来完成，第一步，建立WindFarmer的工程，即wow文件。第二步，将风电场区域地形图文件导入进来。第三步，导入地形文件之后，就需要在工作界面中重现建立新的辩解，并且这些新的边界要将风电场场址中需要进行风机布置的区域全部囊括在内。第四步，导入风频表文件和风资源文件，并且利用项目属性功能实现这两种文件的关联。如果导入的是wrg文件，则还要添加风机布置的具体为止。第五步，将风机功率曲线文件导入到工作界面中。第六步，讲紊流强度文件导入进来。第七步，在软件中输入目标场址的空气密度、可用率、结冰和叶片老化情况、变电站维护、停电、电器效率、功率紊流变化、滞后和扇区管理等相关的参数。

2.2.3 对发电量进行计算

利用WindFarmer软件控制面板中的“发电量”选项，可以选择合适的模型来计算。例如，如果在优化设计中选择“修正PAPK模型”，那么在最后进行计算时就可以采用“涡旋粘性模型”，这样就可以计算出整个发电站的理想发电量、总发电量、净发电量、排列效率和地形效率等结果。

2.2.4 风电场的优化布置

这一点可以从两个方面进行分析，一方面，WindFarmer软件可以对各个方向相邻的风机对本机的影响程度进行分析，然后根据结果来调整风机和风机之间的距离，调整风机的数量，最后经过反复的验算和比较，选择比较理想的风电场装机方案和布置方案。另外一方面，WindFarmer软件可以利用空气密度修正、线损和工厂用电修正、功率曲线保证修正等修正系数来对净发电量进行修正，得出风电场的上网电量等指标。

2.2.5 对风电场的布置进行经济性分析

对风电场进行经济性分析可以从以下三点入手。第一点，配套工程的设计分析。整个风电场工程中，除了要对风电机组的桩基和布置方案进行优化之外，还需要对它的配套设备进行优化设计。第二点，技术经济性分析。通过技术经济性分析就可以获取风电机组装机和布置方案的初投资、度电投资、单位kW投资和上网电价等经济性的指标。第三点，选择最优化的桩基和布置方案。根据上述的方法我么可以获得其他装机和布置方案的经济性指标，这样就能在所有的方案中选择最优的方案。