风电场建设演示稿.docx

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风电场建设演示稿

风力发电场设计概况

沈阳美德风力发电职业培训学校

陶福长

1总的部分

2场址选择

3风资源分析

4工程地质

5项目任务和规模

6风力发电机组选型和布置

7电气部分

8土建部分

9消防设计

10环境影响、水土保持及社会影响评价

11工程管理设计

12施工组织设计

13劳动安全卫生

14工程投资及财务评价

1总的部分

1.1风力发电场建设的可行性与必要性

1.1.1有利于改善地区能源结构

风能是一种洁净的可再生的一次能源。

风力发电是一种不消耗矿物质能源、不污染环境、建设周期短、建设规模灵活。

具有良好的社会效益和经济效益的新能源项目。

1.1.2能够带动地区经济发展

对调整地区的产业结构，搞好国有大中型企业，促进辽宁省风力发电机制造业的发展，形成国产风力发电机系列化，带动地区经济发展都具有十分重要意义。

1.1.3有利于改善生态环境

风能是一种可再生的、清洁的能源。

风力发电是利用当地自然风能转变为机械能，再将机械能转变为电能的过程。

生产过程中不排放任何有害气体，不污染环境。

1.2风力发电场的生产过程

风力发电机组发出的电力----升压变压器-----配电网-----升压站-----与系统联网。

风力发电场发电、输变电过程示意图

2场址选择的原则

2.1预选场址处应有较为丰富的风力资源，预计10米高度处的年平均风速应在5.0秒/米以上，盛行风向稳定。

2.2预选场址处地势要开阔，可利用面积大，50MW风电场规划场区范围应在15平方公里以上。

2.3在预选场址主导风向方向，5-10公里范围内不应有较大障碍物或大山。

2.4预选场址的地势应明显高出周围的地形。

场区内为地形变化平缓的台地或丘陵，避开茂密的林地。

2.5预选场址应有较好的工程地质条件，不压矿。

避开生态保护区、及自然灾害多发地区。

2.6应有较好的外部交通、运输条件，便于大型设备的运输。

2.7应有较好的电网联网条件。

3风能资源

3.1风电场测风的基本情况

3.2风电场所在区域的气候概况

3.3测风方法及数据检验

3.4风能资源实测结果分析

3.5风能资源状况分析

3.6资源评估

4工程地质

4.1根据区域地质构造资料，进行拟选风电场场址区域地质构造稳定的评价。

4.2根据《建筑抗震设计规范》确定风电场场址场地类别。

4.3通过工程地质勘查，明确场地地层结构，判断地基土的承载力。

4.6根据《中国季节性冻土标准冻深线图》,确定拟选场址地基土标准冻深。

4.7根据《中国地震动参数区划图》，确定拟选场址地震特征参数。

5项目任务和规模

5.1地区社会、经济状况概述

5.2电力系统现状及发展规划

5.3风电场的建设规模

6机组选型和发电量估算

6.1风力发电机组选型

根据风电设备国产化率要达到70%以上的要求，拟安装的风力发电机组应采用国产或本地化生产的机组。

根据风力发电场的风资源条件、地形特点，以及目前风力发电机组国产化或本地化的实际情况，分别选择符合上述条件多种机型进行比较。

从风电场运营期风机本体度电成本比较，将运营期风机本体度电成本最小的机型。

作为首选推荐机型，其他机型可作为预选机型。

最终风机选型应通过技术经济比较和设备供货情况后确定，

70m高度处风功率密度分布图

图6-170m高度处风功率密度分布图

表6-1FL-1500/77型风力发电机功率曲线

标准空气密度1.225

风速（m/s）

功率（kW）

3

12.5

4

36.9

5

122.2

6

233

7

389.1

8

597.1

9

861.8

10

1166

11

1495.4

12

1500.2

13

1500.2

14

1500.2

15

1500.2

16

1500.2

17

1500.2

18

1500.2

19

1500.2

20

1500.2

表6-2S50-750风力发电机功率曲线

空气密度1.1225（-3度）

50/750

风速（m/s）

功率（kW）

3

0

3.5

3

4

15.5

5

51.5

6

103.8

7

174.2

8

263.6

9

367.2

10

476.8

11

580.5

12

659.2

13

717.1

14

751.4

15

766.7

16

769.6

17

761.2

18

747.9

19

732.5

20

717.5

21

704.2

22

694.9

23

690.1

24

689.4

25

692.8

6.2风力发电机机组排列

在风电场设计中，风力发电机的排列，应以风电场主导风向及主导能量方向来确定排列方向。

而风力发电机机组之间的间距和排距，应综合考虑风电场场地条件、风资源特性以及风机之间尾流影响等条件，通过技术经济比较后确定。

风电场风向频率

（a）60m高度（b）40m高度

风电场各风向的风能频率

（a）60m高度（b）40m高度

设计中应进行不同间距和不同排距的发电量测算。

通过计算比较确定最佳的合理排布方案。

再通过风电场优化设计软件，针对拟选的几种不同轮毂高度和不同叶片直径的风机，对初步布置方案分别进行优化，在地形条件允许的范围内寻找发电量最大的排布方式，从而最终确定该机型最佳布机方案。

图6.2本期33X1500KW风机布置图

图6-333X1500kW风机布置图

图6-466X750kW风机布置图

图6-558X850KW风机布置图

6-641X1200KW风机布置图

图6-766X1500KW风机远期规划布置图

6.3发电量估算

根据风机安装位置图，以及厂家提供的风力发电机功率曲线和风电场的风资源资料，经过软件进行发电量的计算。

得出本期工程安装风力发电机组，去除尾流影响后的计算年发电量及单台机组年发电量（平均值）。

考虑到运行过程中机组检修、叶片污损、厂用电及线损、湍流影响等因素取：

1机组可利用率：

2叶片污损：

3厂用电及线损：

4控制及湍流影响：

5功率曲线保证率：

6低温影响：

扣除上述几个影响因素后，计算出本期工程安装风力发电机组的年上网电量、平均单台机组年上网电量、折合满容量运行小时数和容量系数。

7电气部分

7.1电力系统部分

7.1.1地区电力系统现状

a）地区电网现状

b）地区电源现状

7.1.2地区电力负荷预测及电力平衡

a）负荷预测

b）电源规划

c）电力平衡

7.1.3风电场接入系统方案

7.3升压站。

7.3.1电气一次部分

a）建设规模

b）电气主接线

升压站高压侧一般采用简化的接线方式，如线路变压器组接线、单母线接线等。

升压站低压侧采用以变压器为单元的单母线接线或采用单母线分段接线。

风力发电机组采用扩大单元接线。

c）配电装置及总平面布置

1）220kV配电装置应采用软导线屋外普通中型布置或管型母线分相中型布置。

66kV配电装置应采用软导线屋外普通中型布置。

2）10kV-35kV一般应采用屋内配电装置，采用金属铠装中置式高压开关柜。

3）主变压器应布置在220（66）kV和35（10）kV配电装置之间，屋外布置。

4）主控制楼和检修厂房布置在场前区部分。

d）短路电流计算及设备选择

根据风电场远期接网方案及电力系统5-10年的发展规划，计算出升压站高压侧母线最大三相短路电流及低压侧母线最大三相短路电流，并应考虑发电机的反馈电流。

e）根据污区分布图确定风电场的污秽等级，并根据短路电流计算的计算结果，对所选择的电气设备进行动热稳定的校验。

f）升压站防雷接地

在升压站内设置独立避雷针，并联合构成对屋外配电装置的防直击雷保护。

为防止沿线路侵入的雷电波对所内设备的危害，在升压站的高、低母线母线分别安装氧化锌避雷器，以构成对设备的保护。

在变电所内需设置以水平接地网为主，以垂直接地体为辅的复合接地网，变电所的接地电阻应满足规程的要求。

g）所用电

变电所安装2台所用电变压器，其中1号所用变压器接于升压站低压侧母线，另1台所用变压器接于所外10kV线路。

正常运行时，由所内变压器供电，所外电源作为备用。

所用电采用单母线接线。

7.3.2继电保护及二次接线

a）高压侧线路保护

根据系统接线确定线路的保护方式。

b）主变压器保护

主变保护配置一面微型机保护柜，该保护柜上装设有一套变压器差动保护装置，一套型变压器后备保护装置，一套型变压器非电量保护装置及主变两侧的操作箱。

c）集电线路保护

集电线路采用微机型电流保护测控装置。

电容器、所用变均采用微机型保护测控装置，

d）公用部分

配置一面公用屏，该屏上装设有高、低压侧电压互感器二次接线回路和电压并列装置及消谐装置。

配置一面小电流接地选线装置屏，作为全所低压侧出线接地选线用。

配置电度表屏。

变电所装设1

（2）组铅酸免维护蓄电池。

e）直流系统

直流系统采用成套直流高频开关电源系统，该系统由两面屏组成，一面为馈电屏，另一面为充电屏。

7.3.3通信部分

a）系统通信

风电场一般利用新建的高压侧送电线路架设OPGW光缆，再利用系统变电所已有通信电路到地调。

b）调度行政通信系统

在升压站内设置一套20线系统数字程控调度交换机，该交换机应满足电网调度对交换机制式、接口、信令统一组网的要求，以实现升压站对两锦地调的调度通信。

c）通信电源系统

在变电所内配置一套高频开关电源电源48V/120A整流器屏。

d）为与当地各有关部门联络,安装一部市内电话。

e）现场施工、安装及调试通信采用无线通信方式。

7.3.4升压站监控系统

c）风电场升压站自动化系统配置

1）配置原则

风力发电场升压站配置一套计算机监控系统，系统应以能接入电力调度主站系统为原则，实现对全站信息的采集、处理与监视控制。

完成事件记录及事故告警等功能，及实现对全所的防误操作。

2）系统主要完成功能：

模拟量、开关量的采集和处理、控制输出、防误操作、自动电压无功控制、信息远传、GPS对时等功能功能外。

d）电量计费

风电场变电所出线及对侧变电所线路为远方电能量计费点。

为准确计量风电场和电网电量的交换及满足电量数据的可靠传输,风力发电场升压站应配置一套电量计量系统。

e）交流逆变电源

风电场变电所不间断电源采用电力系统专用逆变电源（UPS），

f）调度数据网接入及安全防护

1）调度数据网接入

风电场的调度数据网接入地调的骨干节点。

2）安全防护

风电场变电所网络安全防护方案为：

所内计算机监控系统采用经有关部门认定核准的硬件防火墙隔离。

7.4风电场部分

7.4.1风机组合供电设备配置

根据风力发电的特点以及风力发电机机组容量，考虑到风机安装位置情况，单台风力发电机均采用一机一变的方式升压。

如1500kW风力发电机，为双馈式发电机组，其最大发电功率不超过额定容量的10%，功率因数正常运行时设置为1.0。

1500kW风机配1台容量为1600kva的箱式变压器。

7.4.2风机供电线路及敷设

a）35（10）kV集电线路

根据风电场的外部条件，场区内35（10）kV集电线路一般采用架空线路。

b）风机连接线路

由架空线路至箱变之间采用交联聚乙烯绝缘电缆连接。

由箱式变压器至风机之间采用多根聚乙烯绝缘及护套电缆并列敷设。

高低压电缆线路均采用直埋敷设。

7.4.3防雷保护及接地

对于风力发电机防雷保护主要应考虑2个方面，一是机舱，二是叶片。

为满足风机防雷的要求，在风力发电机组周围应设置以垂直接地极为主的环型接地网。

要求风力发电机组接地网的接地电阻不大于4欧姆。

7.4.4风机监控系统

为实现风力发电机的集中监控，在风电场场内配置一套监控系统，系统包括中央监控和机组控制单元。

风电场监控系统布置在场内升压变电所内，与变电所的计算机监控系统共用一个控制室。

中央处理器的容量按风电场的最终设计规模考虑。

风力发电机与中央处理机之间采用串行接口方式通信，为此，风电场内需设置8芯ADSS光缆，通信电缆采用沿集电线路架空敷设（部分穿管直埋）。

监控系统结构图

8土建工程

8.1　土建总平面及竖向布置

8.2建筑物

主控制楼：

根据风电场的设计规模，主控制楼内应设置：

监控室、保护屏室、蓄电池室、继电检修室、休息室、工具间等生产、生活用房间。

35（10）kV室内配电装置室：

按远期高压开关柜的布置方案确定建筑面积。

8.4构支架

屋外配电装置构架采用预应力环形水泥杆、三角形钢梁、重力式钢筋混凝土杯型基础。

设备支架采用环形水泥杆，型钢横梁，重力式钢筋混凝土基础。

主变压器基础、电容器基础、所用变基础均采用钢筋混凝土基础。

8.5风力发电机及箱式变电站基础

风力发电机基础：

为钢筋混凝土结构，并应根据风力发电机组的受力条件（动、静荷载）确定基础的尺寸。

箱式变电站基础：

箱式变电站的重量较轻，可以采用天然地基上的浅基础进行设计，基础形式为内空腔结构的钢筋混凝土基础。

8.6场区道路

在每排风机前修建5m宽砂石路，并分别与进场公路相连，以形成畅通的安装、检修、运输通道。

8.7升压站给水系统

给水一般采用深井取水。

8.8升压站采暖通风

主控制楼、附属建筑采暖设备采用辐射电暖器，

主控制室、会议室采用分体柜式空调器。

9消防设计

9.1升压站部分

9.1.2消防设计原则

遵照‘以防为主，防消结合’的原则，做到‘以自主灭火为主，外援为辅’。

9.1.3主变压器的防火设计

根据‘火力发电厂与变电所设计防火规范’，按主变压器的容量设置消防设备。

9.1.4主控室等其他电气设备的灭火

因监控、保护屏室内多为精密控制及保护设备，均选用灭火后不会引起污损的CO2灭火器。

其它电气设备的灭火，均选用手提式磷酸氨盐灭火器。

9.1.5站区及建筑消防设计

站区内设有环形道路。

主控制楼设有两个安全出口，保护屏室设有出口和室外楼梯。

主变压器设有贮油坑和总事故油池，

9.2风力发电组灭火设计

在每台风力发电机塔筒内设置2台手提式磷酸氨盐灭火器，用于扑灭塔筒内的电器设备及箱变可能出现的火灾。

10环境影响、水土保持及社会影响评价

10.1环境现状

10.2节能及环保效应

按风力发电场的年上网电量，与燃煤的火电相比，按单位度电标煤煤耗360g/kW·h计，每年可为国家节约大量的煤炭。

相应每年可减少向大气排放大量的有害气体及废渣：

对保护生态环境的作用明显。

10.3环境影响及保护措施

10.3.1、施工期影响分析

a）施工扬尘的影响

b）施工噪声影响

c）施工废水影响

d）施工弃土与回填

（e）生态影响

10.3.2、营运期影响分析

（1）闪烁及光影影响

（2）噪声影响

（3）电磁辐射影响

（4）生活污水影响

（5）生态影响

10.4水土保持设计

在施工过程中必须严格按设计要求进行施工，采取防护措施，将会使因施工造成得局部水土流失降至最低程度，具体措施如下。

10.5社会影响评价

10.5.1风力发电场的建设，能够带动当地旅游业的发展。

10.5.2风力发电场的建设，有利于增加当地就业机会，增加税收，带动地区经济的发展。

10.5.3风力发电是新能源项目，符合国家能源产业政策的发展要求。

10.5.4有利于促进风力发电机组及部件的国产化，加快我国风力发电事业的发展。

11工程管理设计

11.1机构编制及人员培训

11.2主要生产和生活设施

11.2.1生产区主要设施

11.2.2生活区主要设施

11.2.3生产、生活电源和备用电源

11.2.4生产、生活供水设施

12施工组织设计

12.1工程条件

12.1.2工程的突出特点及场地现有条件

12.1.3计划工期

12.2本工程场地自然条件

121.3施工交通运输

12.3.1对外交通运输方案

12.3.2场内交通运输方案

12.4主体工程施工

12.4.1风力发电机组基础开挖和安装方法要求

a）基础施工

b）风力发电机组的安装

1）风力发电机通常由以下几个部分：

机舱、叶轮、塔架、地面控制柜、开关柜组成。

2）吊车：

1500风机，轮毂高度一般为65-70m，可以采用400吨的履带式吊车。

4）安装工具：

普通工具：

电动工具：

钮矩扳手：

5）风机安装的主要工作

a）塔架安装：

b）安装机舱：

c）地面组装叶轮：

d）叶轮安装：

e）风力发电机内部的接线

12.4.2升压站土建部分主要有主控制楼、35（10）kV配电装置室、屋外配电装置构架及基础、辅助建筑等，可按规范进行施工。

12.4.3电气设备的安装

电气设备的安装必须严格按照设计要求、设备安装说明、电气设备安装规程及验收规范进行，及时进行测试、调试，确保电气设备的安装质量和试车一次成功。

12.5施工总进度

根据项目建设期限的要求，时间紧，要抓住控制性关键项目，合理周密安排。

下列为控制性关键项目：

施工控制进度为：

四通一平施工---风机基础的开挖施工---风机混凝土基础施工---塔架的吊装---机舱及转子的吊装，一般装机容量5万千瓦的风电场施工总工期为12月。

2.6施工能力供应

12.6.1电源

12.6.2水源

12.6.3通信

12.7道路交通

12.8工程永久用地和施工临时征地

13劳动安全卫生

13.1.2变电所职业危害分析及防治措施

13.2.1防火防爆

13.2.2防毒防化学伤害

13.2.3防电伤防机械伤害和其他伤害

13.2.4防暑防寒

13.2.5防噪声

13.2.6防高空作业跌落事故

14工程投资及财务评价

风电场的主要经济指标

1、静态总投资（编制年）

万元

2、总投资

万元

机电设备及安装工程

万元

建筑工程

万元

基本预备费

万元

其它费用

万元

接入系统

万元

建设期贷款利息

万元

3、综合经济指标

风电场单位千瓦投资

元/kW

年上网电量

MW·h

单位电度投资

元/kW·h

发电成本

元/kW·h

平均上网电价（含增值税）

元/kW·h

平均上网电价（不含增值税）

元/kW·h

财务内部收益率（项目投资）

%

财务内部收益率（资本金）

%

投资利润率

%

4.97

投资利税率

%

6.13

资本金利润率

%

25.51

投资回收期

年

9.67

资产负债率

27.9