国华蓬莱风电场二期工程可行性研究报告Word格式文档下载.docx
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2
风机布置及道路走向图
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3
国华蓬莱风电场规划图
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电气主接线图
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5
风电机组一次接线示意图
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风电场集电线路走向图
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杆塔一览表
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8
风电场计算机监控系统配置图
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9
风电场电气量采集系统图
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10
35kV配电装置布置图
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风电场主控制室布置图
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12
风机基础形式
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第1章综合说明
1.1概述
1.1.1工程的地理位置
国华蓬莱风电场二期工程场址位于蓬莱市南村里集镇境内。
蓬莱市位于山东半岛北端，东邻福山区，南接栖霞市，西连龙口市，北濒渤、黄二海与长岛县隔海相望。
全市现设7个镇、5个街道办事处、1处省级经济开发区和1处省级旅游度假区，总面积1128.5km2，总人口为45万人，其中，农业人口37.44万人，非农业人口7.56万人。
蓬莱属北温带东亚季风区大陆性气候。
因受海洋调节，夏无酷暑，冬无严寒。
年均气温11.9℃，相对湿度65%，降水量800mm、无霜期214天。
蓬莱东距烟台机场、烟台港70km，南距青岛机场、青岛港200km；
206国道和4条省级公路穿越境内。
蓬莱基础设施完备，交通、通讯十分便利。
国华蓬莱风电项目工程规划容量99MW，分二期建设，规划从北到南依次开发。
烟台市发展改革委已同意将本期工程列入正在编制的烟台市风电中长期发展规划。
本项目为二期工程，紧靠一期工程南侧，场址位于蓬莱市市区南面的村里集镇境内，场址范围西起站马张家、东到北洛汤，东西长约5.18km，北起辛旺集、南到史家，南北长约6.7km，风电场场址面积为34.70km2。
场址区域范围的拐点坐标为：
A（4151101.22，567497.889）、B（4152347.073，570307.804）、C（4148350.618，577127.845）、D（4144898.467，571158.248）。
场址区域地处山区丘陵，地势相对平缓，地面高程为100m～320m，风机布置范围在130m～320m之间，水陆交通便利，场内外交通运输条件较好，具备安装大型MW级风力发电机的条件。
风电场220kV升压站位于本期工程的北部，风电场220kV升压站距离接入站沈余风电汇流站约12km，接入条件良好。
经综合考虑风能资源的分布、场区面积及地形、交通状况和并网条件等多方面因素，本期工程风机沿丘陵走向单排或多排布置，根据地形条件及风能资源的分布，合理优化选择出33台风机位置。
1.1.2工程任务
受国华能源投资有限公司的委托，山东省工业设计院有限责任公司承担了《国华蓬莱风电场二期工程可行性研究报告》的编制工作。
主要任务是进行风能资源的分析和评价，并对风电场的场址选择、风力发电机组的选型和布置、电气工程设计、土建工程设计、施工组织及工程管理设计、环境保护和水土保持设计、劳动及工业卫生设计、工程概算及财务评价等章节进行论证和说明。
编制依据：
国家发改委《风电场工程可行性研究报告编制办法》、《风电场风能资源测量方法》GBT18709-2002、《风电场风能资源评估方法》GBT18710-2002等其它有关风电场建设的国家标准、规范和政策文件。
1.1.3项目建设的必要性
1.1.3.1能源建设的可持续性发展的要求
当前，国际上以煤炭和石油为主要能源来源的国家，正在受到化石燃料储量的逐渐减少和环境日益恶化的双重威胁。
我国主要以煤炭和石油作为燃料，根据国家煤炭及石油的储量和开采量来预测，至本世纪中叶我国的煤炭和石油将面临着枯竭的危险，因此大力开发可再生能源是我国能源可持续发展战略的重要组成部分。
而风能是目前技术较成熟，可作为产业开发的可持续发展的重要能源。
蓬莱市风能资源属于较丰富区，所以，开发和利用蓬莱市的风力资源是当地能源建设可持续发展的重要步骤。
1.1.3.2风电是可再生的绿色环保能源
我国现在主要是以燃烧煤炭而生产电力作为电源的主要来源，因此，火力发电厂燃煤排放大量的CO2造成大气温室效应，而燃烧煤炭带来的二氧化硫、氮氧化物和大气中的水汽形成酸雨，也严重污染了环境，危害人们的健康。
开发风能是当前国家鼓励和提倡发展的产业，也符合国家的环保政策，风能的开发和利用从一定程度上能减少常规火力发电对大气环境造成的污染，对保护生态环境，造福子孙后代具有十分重要的意义。
1.1.3.3改善能源和电力结构
大力发展风力发电，能够改变传统的能源结构，实现能源多元化，能够提高可再生能源在能源结构中的比例。
蓬莱市水电资源较少，风能资源较丰富，建设风电场有利于改善当地的电力结构，优化资源配置。
1.1.3.4当地电网建设、经济发展的需要
根据《烟台市“十一·
五”电力发展规划》，由于当地的经济发展建设增长很快，用电负荷呈现快速增长状态。
蓬莱电网位于烟台电网的最北端。
现已形成以220kV汤邱站、沈余站为主供电源，以110kV和35kV线路为主干的供电网络。
截止2008年底，蓬莱电网有220kV变电站2座：
220kV汤邱站、沈余站，变电容量420MVA，110kV公用变电站8座，用户站2座，变电容量658.75MVA，输电线路15条198km；
35kV公用站12座，用户站23座，变电容量284MVA，输电线路38条241km。
网内有大型统调电厂1座：
蓬莱电厂（2×
330MW），地方公用热电厂1座：
蓬莱热电（2×
30MW），风电场1座：
华润蓬莱风电（48MW）。
2008年蓬莱市全社会用电量14.76亿kWh，网供最大负荷229.5MW。
1.1.4项目法人介绍
本工程项目法人：
神华国华能源投资有限公司成立于1998年，住所北京市东城区东直门南大街3号楼，注册成本310040.08万元，法人代表解建宁，公司隶属于中央直管特大型骨干企业神华集团有限责任公司，是国内领先的新能源投资开发企业。
截至2009年底，公司共有独资、控股子公司26家，员工2200余人，累计回收煤代油资金（资产）291.5亿元，为神华集团公司发展提供了较好的资金保障。
截止2009年底，公司总资产272.48亿元，负债100.6亿元，净资产171.88亿元，资产负债率36.9%。
公司主营业务是从事以风力发电为主的清洁能源投资开发、管理及生产运营，并涉足煤炭、金融、房地产等业务领域。
在东南沿海、河北坝上、环渤海湾、内蒙古以及黑龙江北部等风资源富足地区，投资兴建了广东汕尾红海湾、甲东；
河北尚义、黄骅、七甲山、康宝、赤城、沽源；
山东荣成、沾化、利津、河口、滨州海防；
内蒙古呼伦贝尔、锡林郭勒、通辽科左中旗、巴彦淖尔盟乌拉特中旗；
江苏东台、黑龙江齐齐哈尔以及新疆塔城等20多个风力发电场。
目前，该公司共拥有已建成投产的风电场14个，总装机容量超过100万千瓦；
在山东有已建成的荣成、沾化、利津和河口4个风电场，装机容量近20万千瓦，在建风电项目5个，装机容量近25万千瓦。
。
公司高度重视对外合作，先后与澳大利亚塔州水电瑞丰公司、美国AES公司、中国风电集团有限公司合资成立了风电项目公司。
其中，神华国华瑞丰（荣成）风电项目是2006年5月温家宝总理访澳的重要成果之一。
此外，公司还与联合国EB保持紧密合作，所有风电项目全程参与CDM（CleanDevelopmentMechanism）项目开发，进一步提高了风电项目的收益。
公司始终重视党群组织建设、思想政治工作和企业文化建设。
面对新时期、新任务的挑战，公司坚持以科学发展观为指导，通过开展“四好领导班子建设”、党员先进性教育、思想政治工作与企业文化研讨等活动，充分发挥党组织的政治核心作用和党员的先锋模范作用，把党的政治优势转化为推动企业科学发展的优势。
近几年来，公司思想政治工作成效突出，先后获得“中央企业思想政治工作先进单位”、“全国精神文明建设工作先进单位”等荣誉称号。
本项目建设单位（国华能源投资有限公司）自筹资本金9856万元，占建设计划总投资39407万元的25％。
全部由公司以货币形式出资9856万元人民币。
1.1.5本期建设规模及最终规划容量
根据蓬莱市区域风能资源分布和当地的实际情况，经综合考虑场区面积及地形因素、交通状况和并网条件等多方面因素，国华蓬莱风电场二期工程的建设规模为49.5MW，国华蓬莱风电场规划容量99MW，工程将分二期实施建设。
1.1.6工作简要过程
在神华国华能源投资公司委托编制本项目可行性研究报告任务后，我院立即组织各有关专业人员前往蓬莱市踏勘现场和组织了地质勘察，并对业主提供的测风资料进行分析计算，对其它相关资料进行了收集整理。
报告编写过程中，我院专业人员就风电场的建设规模、风电机组选型和工程造价等与业主方进行了较充分的沟通，并按业主提出的时间要求完成了本风电项目可行性研究报告编制工作。
1.2风能资源
蓬莱市地处北温带，属暖温带季风区大陆性气候，四季分明，雨热同季。
与同纬度内陆相比，因受海洋调节，夏无酷暑，冬无严寒。
具有冬季温暖，春季多风，夏季炎热，秋季凉爽，无霜期短等气候特点。
70m高年平均风速为6.05m/s，风功率密度为235.54W/m2，威布尔参数k=2.27，c=6.82m/s；
测风塔50m高年平均风速为5.72m/s，风功率密度为201.27W/m2，威布尔参数k=2.24，c=6.46m/s；
测风塔30m高年平均风速为5.26m/s，风功率密度为157.07W/m2，威布尔参数k=2.24，c=5.94m/s；
测风塔10m高年平均风速为4.24m/s，风功率密度为85.86W/m2，威布尔参数k=2.13，c=4.78m/s。
根据《风电场风能资源评估方法》风功率密度等级表中参考值判断，该风电场区域风功率密度达到2级风况标准，风能资源比较丰富，可用于并网型风力发电，具有一定的商业开发价值。
该场址处年主导风向为SW风，主风能方向为SW。
1.3工程地质
据工程岩土工程地质勘察报告，按其风化程度，该区岩层可分为如下三层：
1层强风化花岗闪长斑岩（γ）:
灰白-浅肉红色,斑状结构,块状构造,主要矿物成份为斜长石、钾长石、石英及小量黑云母、角闪石组成,结构大部分破坏,矿物显著变化,岩芯呈土状及碎块状,手掰易碎,易钻进。
该层厚度最大约1.50m左右。
根据标贯试验，该层标贯击数N=53击。
依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001附录A表A.0.1,岩石坚硬程度等级为软岩；
岩芯破碎，依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001表3.2.2-3，岩体质量等级化分为V级。
2层中风化花岗闪长斑岩（γ）:
灰白-浅肉红色,斑状结构,块状构造,主要矿物成份为斜长石、钾长石、石英及小量黑云母、角闪石组成,组织结构部分破坏,岩芯呈柱状,柱长2-6cm。
该层厚度3.00m-5.00m左右。
依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001附录A表A.0.1,岩石坚硬程度等级为较软岩；
岩芯较破碎，依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001表3.2.2-3，岩体质量等级化分为Ⅳ级。
该层取岩样5件作岩石点荷载试验并换算成岩石饱和单轴抗压强度，其岩石饱和单轴抗压强度值ƒrk为26.84MPa。
3层微风化花岗闪长斑岩（γ）:
灰白-浅肉红色,斑状结构,块状构造,主要矿物成份为斜长石、钾长石、石英及小量黑云母、角闪石组成，结构基本未变,岩芯呈柱状,柱长20-100cm。
依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001附录A表A.0.1,岩石坚硬程度等级为坚硬岩；
岩石较完整，依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001表3.2.2-3，岩体质量等级化分为Ⅱ级。
该层取岩样6件作岩石点荷载试验并换算成岩石饱和单轴抗压强度，其岩石饱和单轴抗压强度值ƒrk为62.30MPa。
1.3.1地层承载力：
根据标贯测试结果、岩石点荷载试验结果，结合当地经验数值，本场区地基土承载力特征值分析并评价如下：
1层强风化花岗闪长斑岩,岩石坚硬程度等级为软岩，岩芯破碎，岩体质量等级划分为V级，根据标贯测试结合当地建筑经验,其承载力特征值建议采用ƒak=500kPa。
2层中风化花岗闪长斑岩，岩石坚硬程度等级为较软岩；
岩芯较破碎，岩体质量等级化分为IV级。
根据岩石饱和单轴抗压强度及当地建筑经验，该层承载力特征值ƒa建议采用1600KPa。
3层微风化花岗闪长斑岩，岩石坚硬程度等级为坚硬岩，岩芯较完整，岩体质量等级划分为Ⅲ级。
根据岩石饱和单轴抗压强度及当地建筑经验，该层承载力特征值ƒa建议采用3000KPa。
1.3.2场地土地震效应
1、地震基本烈度
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001附录A，蓬莱地区抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.15g。
2、场地土类别和建筑场地类别
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）第4.1.3条规定及表4.1.3划分土的类型，利用当地经验按表4.1.3估计各层土的剪切波速，依据表4.1.3及表4.1.6，山麓缓坡地带及山间低洼处场地土属中软土-中硬土，建筑场地类别为Ⅱ-Ⅲ类；
坡顶处场地土属中硬土，建筑场地类别为Ⅰ类。
具体土的类型及场地类别应根据详勘时波速试验判定
1.3.3场地稳定性及适宜性
据区域地质资料及钻探资料，场区范围内及附近无全新活动的断裂存在，场地内未发现有其它如活动断裂、滑坡、泥石流、危岩和崩塌等其它不良地质作用，拟建区域稳定性较好，适宜该项目的兴建。
本工程选用1500kW风机，由于受风荷载作用面积大，所受水平力大，作用力矩很大，塔筒底部所受水平力和弯距均很大，且风机对塔架倾斜较为敏感，对风机基础不均匀沉降和抗倾覆要求较高。
综上所述，场址内上覆各土层分布均匀，且承载力特征值相对较高，初步拟定风机基础采用天然地基，将第2层中风化花岗闪长斑岩作为地基持力层。
经初步计算并结合一期工程经验，风机基础拟采用直径为17.5m圆形钢筋混凝土独立基础。
1.4项目任务和规模
1.4.1当地经济发展概况
蓬莱经济实力雄厚。
近年来，获得"
第二届全国县域经济基本竞争力百强市"
、"
中国优秀旅游城市"
国家星火技术密集区"
山东省精神文明建设先进市"
全国综合实力百强县"
全国科技实力百强县"
等称号。
经过多年的努力，现已形成了以黄金、机械、电子、建材、化工、轻纺为主导产业的工业生产体系，并与美、英、法、德、日、韩等20多个国家和地区建立了经济合作和贸易往来关系。
近几年来蓬莱市通过积极发展服务业，大力推进资源节约型、环境友好型社会建设，全市产业结构调整快速升级，服务业迅速发展，二三产业在全市经济发展中的作用进一步得到强化，第二产业对经济发展的贡献明显，第三产业的带动作用大大增强，成为全市经济跨越发展的新动力。
2007年蓬莱市实现地区生产总值242.94亿元，同比增长16.2%。
其中，一、二、三产业分别实现增加值18.92亿元、153.78亿元和70.24亿元，分别比上年增长2.9%、15.4%和22.5%；
蓬莱市在推进区域经济发展方式由粗放型向集约型转变上取得了可喜的成绩。
1.4.2电力系统现状及发展规划
“十一五”后三年，烟台电网建设220kV新港、路宿、丰粟、金都、北马站，扩建宁海、福山、沈余、路宿、海发、岗嵛站，新增220kV变电容量2700MVA，新建220kV线路526.3km，到2010年，烟台电网220kV变电容量达6870MVA，容载比1.76。
“十二五”期间，烟台电网建设220kV黄务、沐山、滨海、掖南、上营、栾家、石化、花岩站，扩建崇义、东江站，新增220kV变电容量3180MVA，新建220kV线路390km，到2015年，烟台电网220kV变电容量达10050MVA，容载比1.73。
烟台市新能源发电的重点是发展风力发电。
"
十一五"
期间，重点将在芝罘区、牟平区、蓬莱市、龙口市、莱州市、海阳市、长岛县等风能资源丰富地区重点发展风力发电事业。
海上风电项目的建设作为"
期间的重点推进项目，在长岛等条件成熟地区尽快形成规模较大的发电能力。
1.5风电场场址选择
国华蓬莱风电场二期工程容量49.5MW。
1.6风力发电机组选型和布置
1.6.1风力发电机组选型
根据国际上成熟的风力发电机组和国内的生产制造能力，并考虑到国华蓬莱风电场一期工程区域内的丘陵地势、地貌特点，道路交通状况和设备安装运输条件，通过分析本期工程的风能资源情况及风力发电机组生产制造情况，对各种机型进行初选和方案比较后，本可研暂按单机容量1500kW，轮毂高度70m，风轮直径82m的风力发电机组进行微观选址及发电量测算，并配备建设33台35kV箱式变压器，风电场需要配套建设的220kV变电站在一期中已设计。
根据市场供货情况，并针对当地的风能资源、工程地质、交通以及可开发区域红线范围限制等条件综合考虑，可将2000kW的风机作为备选机型方案。
1.6.2风力发电机组布置
风电场通过风电机组把风能转化为电能，风通过风机转轮后速度下降并产生紊流，沿着风向一定距离后风速才能消除前一台风机的影响。
因此，在布置风机时，应使风机沿着主导风向的距离足够大，尽量减少风机之间的尾流影响。
风机间的间距变大会降低风能资源和土地资源的利用率，增加机组间电缆和道路的长度，增大电量损耗。
因此布置风机的关键是根据工程区域的特点，确定各行的间距和行内各风机的间距，把尾流影响控制在合理的范围内。
（1）首先应充分考虑场内的盛行风向、风速等风况的条件，在同等风况条件下，应优先考虑那些地形地质条件良好且便于运输安装的场地进行布置。
（2）避开输电线路。
（3）考虑场内变送电方案的最佳配置，运行条件及安装条件的许可，考虑风电场未来的运行、管理和维护方便。
（4）布置时，即要尽量避开风电机组之间的尾流影响，又要充分利用场地内的土地资源，同时兼顾风机之间各种电气设备的配置和保护要求。
（5）对不同的布置方案，要按整个风电场发电量最大，兼顾各单机发电量的原则进行优化选择。
（6）为了便于施工、运行维护和降低工程投资，同一风电项目内的同期工程，尽量选用单机容量与型号相同的风电机组。
（7）结合现场的实际地形地貌并兼顾视觉效果美观。
综合以上因素，在政府允许的布置风机的范围内，本工程风机基本垂直于主风能沿山脊方向布置。
在垂直主风能方向上风电机组列间距为3~5D（D为风轮直径），在主风能风向上风电机组行间距为5~9D，风机之间的最小间距在350m。
根据优化确定的布置方案及经Wasp软件测算的理论发电量，风电场年理论电量为13999.8万kW·
h，经过68.97%综合折减系数折减后，风电场年上网电量为9655.66万kW·
h，平均单机上网电量为292.60万kWh，等效满负荷小时数为1950.64小时，容量系数为0.22。
1.7电气及通信
国华蓬莱风电场二期工程拟安装33台单机容量为1500kW的风力发电机组，总装机容量49.5MW。
本风电场以三回35kV架空集电线路接入场内220kV升压变电站，经一台SFZ10-100000/220/35kV主变（一期已有）升压至220kV，与一期工程共用一回220kV架空输电线路接入220kV沈余风电汇流站的220kV母线侧，实现与系统并网。
本工程风力发电机组单机容量为1500kW，出口电压0.69kV，采用一机一变的单元接线方式。
风电场的集电线路电压等级为35kV，33台风力发电机组共分三组，经三回35kV集电线路集电后，分别送至风电场220kV变电站的35kV配电装置II段母线上，35kV开关柜采用KYN10-40.5开关设备。
风电场采用机、电一体化集中控制方式，在风电场集中控制室实现对风电机组设备的遥测、遥控和通信。
风电场内35kV集电线路配有过流、速断保护以及35kV电流接地检测装置。
风电机组的保护由风机厂家配套供货，风机的0.69/35kV箱式变压器高压侧采用真空负荷开关-熔断器组合电器，低压侧采用隔离开关。
风电场风力发电机组配置监控系统：
①集中控制室采用微机监控，对各风力发电机组进行监控和管理；
②每台风力发电机组塔内设有就地监控柜，可就地实现微机监控；
③项目公司总部可以实现对风电机组的遥信、遥测。
国华蓬莱风电场建成后调度管理按电网调度规程规定属于山东省调和烟台地调双重调度，远动信息分别送至山东省调和烟台地调。
风电场与省调通信采用电力调度数据网络和远动数字专线互为备用的方式，数据网络通信为主用方式，远动数字专线为备用方式。
风电场与地调通信采用电力调度数据网络通讯方式。
风电场的远动装置与省调通信应采用符合省调、地调主站要求的通信规约。
与山东省调数据通信方式采用IEC-870-5-104规约，远动数字专线通信协议采用IEC-870-5-101规约。
风电场的远动装置与地调通信应采用符合地调主站要求的通信规约。
与地调数据通信方式采用IEC-870-5-104规约。
风电场升压变电站至电网的通信，和一期工程共用一套通信设备。
1.8工程消防设计
国华蓬莱风电场二期工程中主控制楼在一期工程已设计，根据建筑物火灾危害性分类和耐火等级标准，国华蓬莱风电场一期工程中主控制楼的火灾危害性为戊类，最低耐火等级为二级。
变电站内其它建筑物的火灾危害性为戊类，最低耐火等级为二级。
风电场消防设计贯彻“预防为主，防消结
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