風力發電場的構成特點與選址分析

闞 健

（華能國際電力股份有限公司湖南分公司，湖南 長沙 410000）

一、風力發電場的技術概況

1 風電場的概念

風力發電場主要包括風力發電機組、輸變電設備以及其他的建筑設施等內容，結合相應的規則，來排列多臺風力發電機組，將獲取的風能轉化為電能，然后借助于輸電線路向電網中輸送。通過風電場的建設，可以對風能有效的利用。

2 風電場的特點

相較于一般的發電廠，風力發電場具有一些特性，主要包括這些方面的內容：首先是風力資源比較的豐富，風能是風電場的發電資源，只有大氣能夠流動，就有風產生，因此它是無限利用的；其次風力發電的環保性較好，風力發電屬于綠色產業，不需要消耗大量的常規能源，在發電過程中，不會將任何污染物排放到大氣中，可以對大氣環境起到有效的保護作用。然后是分散生產的特點，因為風力發電機組只有較小的單機容量，每一個風電場具有較多的發電機組，因此，風電場電能生產的分散性特征較為明顯，如果建設的風電場有著百萬千瓦級規模，需要的風力發電機組有幾百臺之多，在方圓幾十公里的范圍內廣泛分布；另外，風電場還有著多樣化的機組類型，風力發電過程中，應用了較多類型的發電機，包括同步發電機和異步發電機等。在風電技術飛速發展的今天，雙饋式風力發電機組、直驅式永磁風力發電機組等獲得了廣泛的應用。因為風能的隨機性和波動性較強，那么波動性也必然存在于風力發電機組的輸出功率中。

二、構成及分類

1 風電場的基本構成

風電場風力發電系統包括三個組成部分，分別是風電場、電網和負荷，風力發電系統可以有效的生產、傳輸和變換風電，并且將監控保護的功能給發揮出來。在整個風電系統中，非常基本的生產單位是風電場，電能通過風力發電機組所生產，變電站轉換電能，然后向電網傳輸，電網可以變換電壓等級，輸送電能。

2 風電場的類型劃分

通常情況下，可以將風電場劃分為陸地風電場、海上風電場和空中風電場三個類型，這種劃分依據是所處位置的不同。首先是陸地風電場，一般情況下，在有著良好風資源的丘陵、山脊或者海邊建設陸地風電場；其次是海上風電場，在海洋中建設海上風電場，海上有著較高的平均風速，相較于陸地風電場，風力發電機組有著更高的風能利用率，但是海上風電場需要較高的安裝和維護費用；最后是空中風電場，高空中有著十分豐富的風能資源和相對穩定的風速，美國的研究人員對高空氣囊式風力發電裝置進行了研發，它的懸浮高度在50米到3000米之間，通過細長的電線來連接發電機，這樣順著電線就可以向地面傳輸電能。

三、風力發電場的選址

1 選址的原則

首先是經濟性原則，在風電場建設中，經濟效益是需要考慮的內容。其中，風電場的度電成本是風電場的經濟性指標，而年發電量、運行維護費用等因素則決定了度電成本；為了促使經濟效益得到提升，選擇的場址需要具備較為豐富的風資源，并且將匹配的風力發電機組給安裝過來，這樣機組的年發電量可以得到提升，度電成本得到減少。

其次是環保型原則，采用風力發電，除了不會消耗大量的常規能源，還沒有將污染物排放到大氣中，對大氣環境起到了有效的保護作用。但是，還是會對環境造成一些不利影響；在噪聲方面，風電場選址需要與居民區所遠離；在運行風電場電氣設備的過程中，會有電磁輻射產生，影響到電視信號和微波傳輸等，因此在設計場址時，需要與微波傳輸路徑所遠離。

最后是高效性原則，在建設風電場時，除了要對經濟性和環保性原則進行考慮之外，還需要將其高效性充分納入考慮范圍；在設計并網型風電場時，盡量與電網靠近，這樣輸電系統投資及損耗就可以得到減少；因為有著較強的波動性和間歇性存在于風電輸出中，因此在對風電場進行設計時，需要將發電設備和電網的接納能力給充分納入考慮范圍。

2 選址的要素

有諸多的因素都會影響到風電場的經濟效益，如風能資源、電網連接、交通運輸、地形地貌等，因此，在風電場選址中，除了將氣象方面的參數給納入考慮范圍之外，還需要將場址所在地對電網的要求以及地質交通等方面的因素給充分納入考慮范圍。

3 選址的方法

首先是資料分析法，要對風電場場址周圍氣象臺站的歷史觀測數據進行搜集，海拔高度、平均風速、最大風速、氣壓、相對濕度等都是非常關鍵的內容。然后將測風塔構建于初選場址內，觀測時間控制在1年以上，分別對10米、70米和100米高度10分鐘內平均風速、氣象、最高最低氣溫等進行測量。整理分析測風塔數據，并且在初選場址區域訂正附近氣象臺站觀測的風向風速數據。

其次是實地調研法，資料分析法應用的區域有著較好的條件，如果部分地區的歷史測風數據比較缺乏，同時有著較為復雜的地形條件，無法對臺站進行構建，那么就需要研究當地的地形地貌和植物變形等情況，實地調查，以便科學的評估場址內風資源情況。

最后是軟件分析法，隨著科學技術的不斷革新，數值模擬技術得到了不斷發展，并且資料分析法在實際應用中，有一定的局限性存在于資料的時空分辨率方面，因此，在風電場微觀選址中，開始應用更多的高分辨率氣象模式及流體力學計算軟件。

結語

通過上文的敘述分析我們可以得知，相較于一般發電廠，風力發電場具有一些不同的特點；在風力發電場選址方面，需要綜合考慮經濟性和環保性的原則，結合具體情況，采取科學的方法來選址，保證建設的風力發電場具有較高的經濟效益和社會效益，推動我國社會經濟獲得更好更快的發展。

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