浙江天台山风电场设计

汤 群 益

(中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江 杭州 310014)

浙江天台山风电场设计

汤 群 益

(中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江 杭州 310014)

介绍了浙江天台山风电场的区位优势，对风力发电机的选型和布置进行了研究，探讨了电气与土建设计方式，研究了风电机组的运输与安装方法，并针对风电场运行出现的问题提出了改进对策，指出经过改进维护，全部风机进入正常运行发电状态。

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1 概述

浙江天台山风电场位于台州市天台县城东面的苍山顶山脊，风电场所在区域的山脊走向呈“S”形，海拔高度约950 m～1 130 m，最高的苍山顶海拔1 134.4 m。风电场区域风能资源比较丰富，地形、地质、交通以及接入系统条件比较好，并且具有良好的风电场建设条件。上海电力股份有限公司开发建设本风电场，2008年5月主体工程开工，2009年1月完成机组安装，9月全部机组并网发电。

2 风电场特点

2.1 风电场概况

风电场共安装14台由华仪电气股份有限公司生产的HW50/780风电机组，单机容量780 kW，转轮直径50 m，轮毂高度50 m。风电场配套建设一座35 kV升压站，14台风电机组所发出的电能通过10 kV线路接入升压站，升压至35 kV后接入110 kV洋头变电所，与天台电网相连。

2.2 风能资源

天台县属中亚热带季风湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛，光照充裕。根据现场实测资料统计分析，工程区40 m高度年平均风速为6.6 m/s，年平均风功率密度为274.6 W/m2，风功率密度等级为3级，风能资源良好。

2.3 风力发电机选型和布置

天台山现有上山道路为山岭重丘四级公路，大型机组运输困难，而太小的机型将导致低效率和资源浪费，同时也带来项目经济性的下降。经过了方案比选并经机组招标，最终选定华仪电气股份有限公司生产的HW50/780风电机组，该机组单机容量780 kW，为IECⅠ类机型，较适应天台山高山地的风能资源条件。

风电机组布置主要考虑充分利用现场的风能资源，在复杂山地地形下尽量减少风电机组之间尾流的影响，并考虑现场运输和安装条件，力求风电场整体发电效益最高、经济性最好。根据现场地形特点，风电场在苍山顶—青杨山一带山脊上布置14台风机，其中苍山以西的山脊，布置1号～5号风机；苍山山顶布置6号风机；苍山和青杨山之间的山脊，布置7号～13号风机；青杨山以北山脊，布置14号风机，共安装14台机组，总装机容量10.92 MW。

风机布置示意图见图1。

2.4 电气设计

风电场配套建设一座35 kV升压站。风电场采用两级升压方式。风电机组出口电压为690 V，通过低压电缆接至箱式变电站，升压至10 kV，再由10 kV线路接至升压站，升压至35 kV后以一回35 kV线路接入110 kV洋头变电所。

35 kV升压站内设置一台12.5 MVA的有载调压变压器。风电机组—变压器组合方式采用单元接线的方式，10 kV和35 kV均采用单母线接线。场内10 kV线路采用架空线，每4台～5台风电机组组成一个联合单元，共3回10 kV线路接入35 kV升压站，10 kV线路总长度约15 km。

2.5 土建设计

35 kV升压站选址于风电场东南侧位置，升压站位置海拔高程约893 m，靠近苍山顶林场，交通、用水、用电条件较好。35 kV升压站围墙中心尺寸60 m×40 m，设置了一台35 kV主变、一座生产综合楼及相应的消防间、备品备件库、油品库等辅助设施。生产综合楼为两层框架结构建筑，布置有10 kV开关室、35 kV开关室、继保室、中控室、办公室等配电、控制和办公设施，建筑面积871 m2。

天台山风电场处于浙江沿海台风影响范围，风电机组基础设计荷载考虑主要按照70 m/s风速下的极限荷载。场址地质条件比较好，基础坐落在全风化含砾熔结凝灰岩、强风化含砾熔结凝灰岩上。风电机组基础采用天然地基，其承载力以及变形均能满足结构要求，基础为现浇钢筋混凝土扩展基础，基础尺寸为14 m×14 m，埋深2.8 m，单个基础混凝土约260 m3，混凝土强度等级C40。

2.6 风电机组运输安装

1)风电机组运输。

高山风电场的大件设备运输是一个控制因素，天台县城已有公路到达海拔850 m左右高程的苍山顶林场，公路全长约34.7 km，公路等级为准四级，其中16.7 km的准四级道路需局部进行改扩建后才可以满足风电机组运输的要求。为满足机组运输，本工程新建场内道路8.8 km，路面宽度4.5 m，采用泥结碎石路面。

2)风电机组安装。

本项目风电机组的塔筒、机舱和叶片均采用一台300 t汽车吊安装，另采用一台70 t汽车吊辅助作业。机组安装前，应掌握安装期间工程区气象条件，以确保安装作业安全。先利用300 t汽车吊提升下段塔架，慢慢将塔架竖立，使塔架的下端准确坐落在基础法兰上，按设计要求连接法兰盘，做到牢固可靠，然后同样方法吊装上段塔架。机舱安装时，施工人员站在塔架平台上，利用300 t汽车吊提升机舱，机舱提起至安装高度后，再慢慢下落，机舱应完全坐在塔架法兰盘上，按设计要求连结法兰盘。转子叶片和轮毂在地面组装好后，利用300 t汽车吊整体提升，轮毂法兰和机舱法兰按厂家要求联结。吊装风轮时，应注意叶尖不能碰着地面和塔架，以免损伤叶尖。

2.7 风电场运行出现的问题和效果

2010年2月以来南方遭遇严重低温雨雪冰冻天气，2月5号天台山风电场10 kV架空线路因严重覆冰发生倒杆塔事故，当时现场6号～14号风机停止发电，余下1号～5号风机正常发电，后对发生倒杆的10 kV架空线路重新架设。

冬季季节，风电机组叶片出现覆冰现象从而时常导致风机不能正常发电。经过两年以来的运行和维护，目前全部风机进入正常运行发电状态。

运行中的风电场见图2。

3 体会与结论

风电场出现问题的体会：在高山地形地区特别是南方有覆冰现象的风电场，场内集电线路最好采用电缆方案，如采用架空线路，则须对架空线路进行提高标准加强设计。对冬季风机叶片覆冰影响发电的情况，厂家应根据高山风电场的气候对风机各部件做针对性调整。

天台山风电场的建设过程中攻克了高海拔山地风电场的一系列技术难题，为我国沿海高山风电建设积累了经验。目前风电场已经顺利运行发电，运行状况良好，风电场设计得到了各方面的广泛认可。

Design of Zhejiang Tiantai Mountain wind farm

TANG Qun-yi

(East China Investigation and Design Institute, China Hydropower Consulting Group, Hangzhou 310014, China)

This paper introduced the location advantages of Zhejiang Tiantai Mountain wind power station, researched the type selection and layout of wind power generator, explored the electrical and civil engineering design way, researched the transportation and installation method of wind turbines, and put forward improvement countermeasures according to the appeared problems of wind power station operation, pointed out that after the improvement and maintenance, all the wind turbines into the normal power operation.

wind power station, design, wind, electrical, transportation, tower

1009-6825(2014)36-0121-03

2014-10-20

汤群益(1983- )，男，工程师

TM614

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