“風電機組”選型攻略，有哪些注意事項？史上最全機組造型名錄！

2017-11-28 來源：風電頭條瀏覽數：3778

決定風電項目盈利水平的要素包括風資源狀況、電網接入狀況、上網電價、機組選型和運維水平等。項目核準后，前三項基本已成定局，機組選型的重要性顯而易見。

　　正確的機組選型是風電場設計的重點和關鍵，風電機組選擇的正確與否直接影響到風電場長期運行的安全性和經濟效益。

什么是機組選型？

　　在風電場建設過程中，風力發電機組的選擇受到自然環境、交通運輸、吊裝等條件的制約。

　　同時，風力發電機組的選擇決定了建場投資和發電量，風機選型就是要在這兩者之間選擇一個最佳配合。

　　在技術先進、運行可靠的前提下，根據風場的風能資源狀況，選擇經濟上切實可行的風力發電機組，計算風場的年發電量，選擇綜合指標最佳的風力發電機組。

　　風力發電機組選型的好壞不僅影響風力發電場投資的多少，還影響投產后的發電量和運行成本，最終影響上網電價。

機組選型的基本原則

　　進行機組選型的前提是項目有盈利的可能。電價越高，風資源越好，項目的盈利水平就越高。那么風機選型要遵循的基本原則有哪些么？

　　首先，性能價格比最優，即以最低的價格購買到性能、質量最好的風力發電機組產品。

　　其次，以發電成本最小為指標，充分考慮發電機投入和產出的效益。在一些特殊情況下，如果各風力發電機組的發電量相差不大，則風力發電機組選型時就要考慮能否用最小的發電成本轉化成最大的容量系數。

影響因素

　　風電機組的安全性

　　不同的風電場條件具有不同的風況、氣候因素等外部條件，因此風電機組根據不同的現場條件有不同的設計要求及相應的安全等級。表1是IEC61400-1（第三版）風電機組等級表。

表1 風電機組等級表

　　上表中，所有參數值均是指輪轂高度處的參數：

　　Vref -參考風速（10min平均值）；

　　A -較高湍流強度等級；

　　B -中等湍流強度等級；

　　C -較低湍流強度等級 ;

　　Iref-風速為15m/s時的湍流強度。

　　50年一遇最大風速和湍流強度是機組選型的兩個最基本的指標，在風電場內的風電機組的位置確定后，根據相關標準，還需要對每臺風電機組的現場風況條件進行安全性評估，評估的風資源參數主要有：

　　（1）各機位輪轂高度處的50年一遇最大風速（10min）和極大風速（3s）；

　　（2）各機位輪轂高度處的有效湍流強度（環境湍流強度與機位之間尾流產生湍流強度的疊加）；

　　（3）在0.2Vref——0.4Vref之間風速分布概率密度小于風電機組設計值；

　　（4）入流角（入流氣流與水平面的夾角≤8°）；

　　（5）風切變系數0.05

　　（6）在主風向的機位多于5排或垂直主風向的距離小于3D（D為風電機組葉輪直徑）時，會增加風電場的環境湍流強度，最終影響機位的有效湍流強度。

　　風電機組的經濟性：

　　風力發電機組選型的經濟性，主要指評價該風場投資所產生的經濟效益。對于一個風電項目，主要風險變量有固定資產投資、年上網電量和上網電價等。在電網電價暫不確定的情況下，由于風電機組設備價格有較大波動，風電項目投資回報問題已成為影響風電項目投資的主要因素。所以說，在電網價格給定的情況下，對于一個風場的建設和投資，需要考慮因素有單位千瓦的造價、年上網發電量和資金內部收益率。通過對風場建設的多種方案的計算、比較和分析，得出能反映每種方案的經濟指標。

　　機組的經濟性主要是從風電場投資及其發電量兩方面綜合考慮。

　　在風電場總裝機容量一定的條件下，從經濟方面考慮，大型的，特別是兆瓦級以上風電機組的綜合成本更低一些。

　　從技術角度來講，風力發電機組的發電機逐步從定速運行的感應發電機發展為風能利用率較高的變速運行的發電機；功率控制也逐漸由定槳距失速型，主動失速型發展到變槳距功率控制。在機型選擇時應根據條件優先考慮具有成本低、技術先進、風能利用率高和應用廣泛的大型先進風電機組。

　　風力發電機組選型的技術性

　　風力發電機組選型的技術性主要體現在以下幾個方面：風資源評估；風功率計算；上網電量估算；機組可靠性。

　　①風資源評估

　　風場建設，首先要對所選的風場進行風資源評估。目前國內外針對風資源的測試與評估已經開發出許多測試設備和評估軟件。在風電場選址，特別是微觀選址方面已經開發了商業化軟件，如丹麥RIS 國家研究實驗室開發的用于風電場微觀選址的資源分析工具軟件WASP；法國美迪公司開發的meteodyn WT等。國內也有類似的軟件，如電場設計及優化軟件WINDFARMER，使得風資源在評估時有了一定的保障，為下一步單機容量的選擇提供了重要的依據。

　　②風功率計算

　　根據風資源評估的結論，確定該風場年平均風速和年風功率密度，進一步確定該風電場盛行風向是否穩定，湍流強度是否較小，以及場區實測空氣密度和風切變指數、風功率密度等。根據《風電廠風能資源評估方法》（GB/T18710-2002），定性該風場屬于哪一類風場，從而在風力發電機組選型上選用適合該風場的高效能風機。

　　③上網電量的估算

　　根據適合該風場的幾類機型，還要進行年理論發電量的計算。也就是根據該風場在標準狀態下的功率和推力系數曲線、風電機組的布置和風電場的地形圖，采用程序計算得到標準狀態下的理論發電量。然后考慮空氣密度的修正、尾流修正、控制和湍流折減、葉片污染折減、功率曲線折減、廠用電、線損等能量損耗和氣候影響停機等因素，估算出本風電場工程年上網電量。

　　④機組的可靠性

　　機組的可靠性是指考慮不同機型的結構及構成而提出的機組穩定運行的可靠程度。另外，可靠性還與機組設備所選用零部件的質量、生產質量和安裝質量有關。

　　風力發電機組選型的實用性

　　風力發電機組選型的實用性主要是指根據風場的特點，考慮機組選擇還要受風電場自然條件、交通運輸、吊裝等條件的制約。同時，也要考慮風電場的總體規劃和規模，再結合選型的技術性，從而決定選用實用類型的機組。

風力發電機組的選型

　　風力發電機組的選型分為單機容量選擇和機型選擇：

　　1、單機容量選擇

　　根據目前國內外風機市場的現狀以及國內已建風電場的裝機情況，按照單機容量的大小通常可以將風機分為4個級別。

　　①600kW 級機組：單機容量為600kW或750kW，適合安裝在地形復雜的風電場。國外這類機組已開始退出風機市場，國內生產這個級別風機的廠家有新疆金風和浙江運達等。

　　②850kW級機組：單機容量在850kW——1000kW之間，這類機組技術成熟，并有良好的運行業績，適合場地條件較差和運輸困難的風電場，在市場上仍有一定的空間和潛力。這個級別的風電機組在國內安裝數量較多。

　　③MW級機組：單機容量在1MW——3MW之間，這類機組在技術上比較成熟，目前我國1.5——2MW級的機組已經成為主流成熟機型，3MW級機組實現了批量生產，業績增長迅速，金風等廠家在加緊推出5MW、6MW機型的步伐，華銳、明陽、國電聯合動力6MW機型已經安裝樣機，華銳、湘電、海裝并已安裝5MW樣機，將逐步積累實際經驗，步入批量化生產階段。

　　④多MW 級機組：這類風機的部件屬超長、超重件，運輸和吊裝難度很大，目前在歐美等發達國家有一定數量的安裝，主要安裝在海上風電場，尚未大規模投入商業運行。

　　2、機型的選擇

　　在風電技術領域，風機類型主要是依據其調節技術的不同而區分的。目前的風機市場，主要有定槳距和變槳距兩種。變槳距的調節技術主要有：滑差、變槳、變速、變頻以及雙饋等。定槳距風機構造簡單，調節方式簡便，結構結實、牢固，中小型機組采用較多，適合安裝在風況相對復雜的風電場。

　　變槳距較定槳距風機結構輕，構造復雜，可根據風速的變化調節以獲得較多電量。MW 級機組大多采用變槳、變速、雙饋等技術。每種調節技術都代表著不同的風機類型，并有各自的特點，適合不同的風電場條件，沒有純粹的優劣之分。

　　目前，風力發電機組朝著大型化、高效率的方向快速發展。并網型風電機組經過幾十年的發展，已基本上淘汰了一些不實用、技術有缺陷或者不具備商業價值的機型，形成了現在最常見的水平軸、3葉片、上風向、管式塔的統一模式。

機組選型的“因地制宜”

　　在我國960萬平方公里的土地上，存在著許多不同的地形。而什么樣的風資源、地理特點與發展環境，決定著開發企業采用什么樣的機型。這時就需要“因地制宜”地去選擇。風哥主要整理了我國“三北”地區；低風速地區和海上風電的風機選型問題：

　　01、“三北”地區及中東部平原地區：

　　開發企業采用單機容量較大的機型，更符合區域風電發展的規律，原因：

　　1、“大容量”機型可有效降低風電開發成本。

　　首先，我國“三北”地區及中東部平原地區地勢平坦，項目施工難度低，無需投入大量道路改造與吊裝平臺建設成本，便于“大容量”機型的運輸與吊裝。

　　其次，采用“大容量”機型，可有效減少機組安裝數量，節省項目前期投資成本。例如，在一個總容量為10萬千瓦的項目中，單機容量為3.4MW的機型，在基礎總造價、吊裝總造價、基礎總占地面積方面，比2MW機型分別減少25%、40%、17%以上。