淺析風電機組選型及風電場優化設計

孫金龍

(國華(錫林郭勒)新能源有限公司,內蒙古錫林郭勒 026000)

淺析風電機組選型及風電場優化設計

孫金龍

(國華(錫林郭勒)新能源有限公司,內蒙古錫林郭勒 026000)

因為風電機組的規模不斷壯大,常規的風電機組的單機容量也在不斷增加。目前,對于國內外的科研人員都致力于進行風電機組選型的科學化,并將有效利用軟件進行風電場的優化設計作為研究對象,從而讓風電機的布置更加合理化、并降低投資成本、增加上網電量。本文首先論述了風電機組選型過程中應該注意的問題,然后在WindFarmer的基礎之上,對風電場的優化設計方案進行了具體的討論。

風電機組 選型 風電場 優化設計 WindFarmer

1 風電機組選型的注意事項

要想實現對風電場的優化設計，首先就要選擇合適的風機，這就是所謂的風電機組的選型。在進行風電機組的選型時應該注意一下幾點問題。

第一點，要考慮國內外風電機組制造商的生產能力。近年來，風電機組的技術水平不斷進步，整機的制造能力也得到提高，所以我們在選型時就更應該注重制造商使用的制造技術和產品的實際應用情況。

第二點，要從風電機組的結構角度方面進行選擇，除此之外，還要對風電機組的功率調節技術進行考慮，因為功率調節技術越先進，風電機組的風能轉換效率和可靠性就越高。

第三點，因為每個風電場都有自己的風資源特色，例如最大風速、極大風速、湍流強度等都不一樣，所以在風電機組選型時應該選擇符合風電場風資源特色的風機，并且要求風機具有一定的安全等級保證。

2 WindFarmer環境下的風電場優化設計方案

2.1 WindFarmer簡介

WindFarmer是由MINDOPS有限公司研究開發的一種風電場優化設計軟件，主要用于鋒利發電機組的微觀選址。該軟件已經過了GL認證，并且通過了相關的實地驗證，是一種對風資源進行評估的軟件。該軟件技術已經在歐洲被廣泛應用，但是在國內的應用卻非常有限。

WindFarmer軟件具有三大主要功能，即數據輸入、計算發電量、輸出結果。在數據輸入中，首先需要對利用參考坐標對WindFarmer的工作范圍進行定義，然后再進行風資源柵格文件和風頻表tab文件的輸入，最后輸入風機坐標和風機的相關參數，這樣才能實現數據輸入的功能。在發電量的計算中，WindFarmer軟件可以講發電量分為理想發電量、總發電量、不含損失的凈發電量、包含損失在內的凈發電量等四種程度不同的數值。在結果輸出上，WindFarmer軟件可以實現風玫瑰和發電量的輸出。

2.2 風電場優化設計方案

2.2.1 準備原始資料

進行風電場優化設計的第一步就是要準備好相關的原始資料，這些資料具體是指以下幾種：一是風電場區域地形圖文件的制作，不管這種圖文件的初始格式是什么，最終都需要轉換成map格式；二是wrg或者rsg格式的風資源文件；三是tab的風頻表文件；四是pow或者是wtg格式的風機功率曲線文件；五是wti格式的紊流強度文件。以上這五種文件都是WindFarmer軟件在進行風電場優化設計之前需要準備好的原始資料。

2.2.2 模擬風電場的建立

這個過程需要七個步驟來完成，第一步，建立WindFarmer的工程，即wow文件。第二步，將風電場區域地形圖文件導入進來。第三步，導入地形文件之后，就需要在工作界面中重現建立新的辯解，并且這些新的邊界要將風電場場址中需要進行風機布置的區域全部囊括在內。第四步，導入風頻表文件和風資源文件，并且利用項目屬性功能實現這兩種文件的關聯。如果導入的是wrg文件，則還要添加風機布置的具體為止。第五步，將風機功率曲線文件導入到工作界面中。第六步，講紊流強度文件導入進來。第七步，在軟件中輸入目標場址的空氣密度、可用率、結冰和葉片老化情況、變電站維護、停電、電器效率、功率紊流變化、滯后和扇區管理等相關的參數。

2.2.3 對發電量進行計算

利用WindFarmer軟件控制面板中的“發電量”選項，可以選擇合適的模型來計算。例如，如果在優化設計中選擇“修正PAPK模型”，那么在最后進行計算時就可以采用“渦旋粘性模型”，這樣就可以計算出整個發電站的理想發電量、總發電量、凈發電量、排列效率和地形效率等結果。

2.2.4 風電場的優化布置

這一點可以從兩個方面進行分析，一方面，WindFarmer軟件可以對各個方向相鄰的風機對本機的影響程度進行分析，然后根據結果來調整風機和風機之間的距離，調整風機的數量，最后經過反復的驗算和比較，選擇比較理想的風電場裝機方案和布置方案。另外一方面，WindFarmer軟件可以利用空氣密度修正、線損和工廠用電修正、功率曲線保證修正等修正系數來對凈發電量進行修正，得出風電場的上網電量等指標。

2.2.5 對風電場的布置進行經濟性分析

對風電場進行經濟性分析可以從以下三點入手。第一點，配套工程的設計分析。整個風電場工程中，除了要對風電機組的樁基和布置方案進行優化之外，還需要對它的配套設備進行優化設計。第二點，技術經濟性分析。通過技術經濟性分析就可以獲取風電機組裝機和布置方案的初投資、度電投資、單位kW投資和上網電價等經濟性的指標。第三點，選擇最優化的樁基和布置方案。根據上述的方法我么可以獲得其他裝機和布置方案的經濟性指標，這樣就能在所有的方案中選擇最優的方案。

3 結語

綜上所述，WindFarmer軟件已經被國內外的大多數的風電場所驗證，在風電場的優化設計中發揮著重要作用，能夠進行穩定可靠且有效的設計。WindFarmer軟件將Wasp軟件的一部分數據結果作為原始資料進行導入，和WasP軟件結合起來使用，是目前我國風電場進行設計優化的主要手段，值得廣泛推廣。

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