风电场设计优化方式初探.docx

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风电场设计优化方式初探

风电场设计优化方式初探

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风电场设计优化方法初探

马海波,丁小川,钟天宇

（华电电力科学研究院.浙江杭州310030）

摘要:

通过介绍风力发电场设计的要点,分析了当前国内风电场设计存在的一些突出问题;

在此基础上,结合已开展的部分风电场设计和优化设计实际项目,提出风电场设计优化的主要专

题和优化方法.

关键词:

风电场;设计;优化

中图分类号:

TK89文献标识码:

B文章编号:

1006—8449（2011）04—0093—03

0引言

目前,风力发电在我国已经成为继水电之后最重

要的可再生能源lll.依据国家相关规定,结合各单位自

身特点,当前国内风力发电项目工程设计一般分为三

个阶段,即:

1）预可行性研究;2）可行性研究;3）施工

图设计.仅有少数单位如华电,大唐等公司在风电场施

工图设计阶段之前开展初步设计工作.事实上,风电场

工程设计质量的高低直接影响到项目投资的成败得

失,对风电场设计全过程进行严格,有效地控制,是降

低工程造价,加快工程进度和提高工程质量的关键因

素.本文就部分风电场的设计审查成果以及国内部分

风电项目建设的调研情况,分析风电场设计阶段存在

的问题,提出相关建议,并着重就风电场设计的优化进

行了探讨

1存在的问题和提出的建议

统一设计标准

风力发电场的设计标准主要体现在设备选型,建

筑和装修标准,道路标准以及其它相关工艺系统上,是

风电工程设计的主要依据和工程造价的核心,标准的

选择直接决定了风电场总体造价水平的高低.设计时,

应在保证风电场建设和运行安全稳定要求的前提下,

根据相关规程规定,采用相关的标准,结合当地的实际

情况以及业主的要求,保证设计的先进性和合理性,同

时做到风格简洁大方,实用而不追求气派,以有效控制

工程造价.

鉴于当前各设计单位在设计思路和设计经验上都

存在差异,设计成果区别较大,因此建立统一的风电项

目设计标准和内容深度规定,开展风电场升压站,风电

机组基础等单项专题的典型设计和示范工程建设,能

有效提高风电项目设计管理水平和控制工程造价.

重视设计过程

设计工作是风电场项目建设生命期中的一个重要

阶段,是处理项目技术与经济关系的关键性环节.一个

项目设计是否经济与合理,对该工程建设造价的确定

与控制具有十分重要的意义.因此在项目建设中应当

对项目各设计阶段的重要性有充分认识,在工程设计

过程中明确各方责任,积极沟通设计思路和构想,主动

协调各方面的衔接,通过督促和配合设计进度来促进

工程总体进度.

事实上,风电场建设的投资,进度和质量的有效控

制,不仅需要设计单位的合理设计,更需要项目公司重

视设计工作,在配合和督促设计优化与设计进度方面

投入一定的力量.

严格执行设计成果

在工程建设过程中,设计成果的具体落实也是风

蝴

I93总第140期第32卷_7J

电工程顺利建设成功的重要组成部分,设计单位应派

出经验丰富的设计代表到现场跟踪施工过程,一方面

严格把关落实设计成果,另一方面当现场出现问题时

能在第一时间从设计角度解决问题,避免了由业主,监

理以及施工单位根据经验进行现场处理,之后再由设

计单位补充设计变更的不合理I生.

开展设计优化

所谓优化设计就是指通过开展多种设计方案的比

选,选择一种最优的方案,使工程设计能够满足既定的

设计要求,同时在技术先进性和经济合理性方面达到

最优.

由前所述风电场工程设计一般包括可行性研究,

初步设计和施工图设计三个阶段.经验数据表明,风电

场工程造价的75%以上与这三个阶段直接相关,在设

计阶段开展优化和节约是降低项目总投资的主要途

径.因此,在风电项目设计阶段,根据各公司的相关规

定,依据国家（行业）相关标准,开展风电场的微观选

址,基础工程,电气设备选型,道路以及升压站等专题

的方案比选和优化,有利于提高工程质量和控制造价.

2风电场设计优化专题及成果介绍

微观选址优化

风电场的微观选址是在分析风电场区域地形,地

貌特点和风资源情况的基础上,结合确定的风电机组

机型,综合考虑发电量,施工条件,集电线路路径,检修

道路路径等因素,设计并优化风电机组的布机位置圆.

微观选址是风电场设计的重要部分,关系到风电

场的发电产出以及投资收益效果等.设计时,可以结合

现场踏勘和理论计算,充分考虑风机间距,地形,障碍

物以及当地的气象条件影响,优化风机布机位置,尽可

能减少风机间的尾流干扰;采用先进的计算方法和软

件,提高输人参数的精准眭和合理性,尽可能减小发电

量计算的误差.如甘肃某风电场区域地形较为复杂,经

过现场踏勘和微观选址复核工作,提出了移除部分干

扰机组布置,修正发电量计算方法和参数取值等建议,

保证了风电场微观选址的合理性和经济性.

基础工程设计优化

风电场风电机组和箱变基础设计主要考虑安全稳

定性,应在可研的基础上,根据确定的机组型号和相关

参数,分析风电场当地的实际地质条件,提出基础结构

型式和配筋设计方案,进行多种形式的方案比选,并通

过技术经济陛分析优选出最佳的设计成果,在保证风

电机组安全稳定运行的前提下,尽可能节约材料,提高

风电场建设投资的经济性.

基础工程优化中,风电机组基础的优化是重点部

分,主要是在基础混凝土强度等级,基础结构尺寸,基

础型式等方面开展计算和优化设计,在保证机组安全

稳定运行的前提下,尽可能控制造价.如黑龙江汤原某

风电场风电机组基础设计的校核和优化,包括调整混

凝土强度等级,优化基础埋深等结构尺寸,最终33个

风机基础工程造价比优化前共节省近200万元;福建

沙浦某风电场风机基础的优化,通过结构优化和工艺

改进,使风机基础钢筋混凝土用量比优化前共减少约

580m,不仅节省项目投资,且大幅加快了项目进度;新

疆达坂城某风电场风机基础型式的优化,由方形基础

调整为圆形基础,加强结构优化和局部构造设计的同

时,减少了基础混凝土用量及开挖量.

道路交通设计优化

道路设计分场内道路设计和场外道路设计,主要

是场内道路设计,包括从已有交通网络开始至风电场

内升压变电站的进场道路和场内检修道路.设计时主

要考虑设备运输和车辆通行等条件,由于风电机组分

布比较分散,场内检修道路一般都比较长,道路的路线

规划,路面路基设计以及永久或临时征地等方案的选

择都会对工程总造价产生较大影响.因此,设计时应当

考虑永,临结合的方式进行道路征地,对路线规划,路

面设计等进行方案比选设计,综合考虑当地的实际条

件,如北方干旱地区,地形,地貌不太复杂,地质条件较

好,场内检修道路设计时,可以在路面处理和路肩设计

上尽量简化,以提高施工进度,且节省建设投资.

在优化设计中,道路优化需充分考虑风电场的实

际气候,地址等建设条件,如内蒙古某风电场道路路径

和路面的优化设计,减少永久征地面积万m:

;针对

新疆达坂城某风电场征地费用较高问题,考虑到当地

地质条件较好,对道路宽度设计进行优化,仅进场道路

部分就节省工程造价近1000万元.

升压站设计优化

升压站设计是风电场工程设计的重要组成部分,

升压站的选址和站内建筑的设计都是风电场设计的关

键点所在,与风电场的运行安全,稳定以及建设经济性

都息息相关.

升压站设计选址时,应尽量靠近现有公路,减少进

站道路长度,结合风电场内集电线路及送出线路长度,

充分考虑进出线方便和线路长度最短.

建筑方面,升压站建筑尽量考虑联体建筑,减少风

2011第3蜷

反电仪不

电场的永久征地面积,同时在建筑功能划分,生活与生

产建筑规划,建筑内采暖通风系统选择等方面开展多

种方案比选设计,既要保证实用,大方又能达到技术先

进和经济合理的要求.如内蒙古某风电场升压站综合

楼设计的优化,通过调整综合楼设计,优化各层空间布

局和功能划分,共减少综合楼总建筑面积900m2多;吉

林某风电场综合楼设计的优化,通过功能分区和建筑

装饰等优化手段,减少综合楼总建筑面积近200m,同

时规范了升压站建筑装修标准.

电气设计优化

电气设计是风力发电场设计的重要组成部分,主

要优化点包括:

1）电气主接线设计优化;2）集电线路

路径,形式设计优化;3）主要电气设备选型优化;4）电

气设备平面布置优化等.

主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部

分,它代表了变电站电气部分的主体结构,是电气设计

的首要内容.设计时应结合实际情况进行分析,优化,

要使主接线的设计能够正确,合理,既满足电力系统安

全,稳定,灵活和经济运行的要求,同时保证风电场的

正常生产.

集电线路路径和形式的设计应综合考虑运行,施

工,交通和路径长度等因素,通过方案比较和技术经济

分析论证,优化风电场的集电线路设计方案,如对吉林

某风电场集电系统设计优化中,在进站处采用了同杆

双回加单杆一回的架线方案;针对内蒙古某风电场地

形复杂的特点,对集电线路路径开展设计优化,使线路

长度减少了1公里多.

设备选型应进行详细精确的短路电流计算,并以

此为参考,结合设备运行环境参数,进行设备选型,特

别是低温,强风,盐雾等极端天气应充分考虑在内,避

免出现绝缘气体液化,设备爬电等现象.

电气设备的布置应综合考虑站址地形及各专业要

求,从土地资源的利用和基建投资的角度出发,选择合

适的站址以及总平面布置方式,以达到设计方案的最

优.

3结语

风电场设计是开展风电场工程建设的关键环节,

贯穿了整个项目周期的每个阶段,其最终的效果对于

项目建设的先进性和经济合理性都有重要的影响,重

视风电项目设计过程,统一集团内的设计标准,开展工

程优化设计和典型设计并严格执行设计成果,对提高

工程设计质量,有效控制工程造价和加快工程建设进

度都有着积极的促进作用.

参考文献:

[1]陈雯.我国风力发电现状和展望【JJ.应用能源技术,2010,8:

48～51.

[2】戴慧珠.中国风电发展现状及有关技术服务『J】.中国电力,2005,1:

80～83.

收稿日期:

2011—02—17

修回日期:

2011—04—26

MethodsofWindPowerPlantDesignOptimization

MAHai-bo,DINGXiao—chuan,ZHONGTian—yu

（HuadianElectricPowerResearchInstitute,Hangzhou310030,China）

Abstract:

TheoutstandingproblemsexistedinCUlTentdomesticwindpowerplantsdesignwasanalyzed,by

windpowerplantdesignwasproposed,combinedwiththepartsofthewindpowerplantsdesignhadbeencarriedoutand

theoptimaldesignoftheproject.

Keywords:

windpowerplants;design;optimization

作者简介:

马海波（1984一）,男,杭州人,工学硕士,从事新能源方面工作

圃多联机中央空调凸显节能效果

变频多联机最近几年增长迅猛,从全国范围来看,其市场占

有率达到了25%,局部地区甚至达到了60%.从政府采购相关统

计数据来看,2008年多联机项目为39个,2009年增至58个,增

幅接近50%,其势头不可小觑.而多联机之所以呈现这样良好的

发展势头,最主要的原因是其在能耗上的优势.

据悉,变频多联机最早在日本推出时只用在办公楼,而且是

小型办公楼,随着整个行业,市场的发展,多联机被发现应用在

住宅也是很好的选择.随后,变频多联机的应用范围愈发广泛:

别墅,学校,医院,包括大型办公楼应用效果都非常好.多联机的

优势在于使用灵活,安装方便,而且在经常处于部分负荷状态下

运行的建筑里其节能效果非常突出.然而由于大型商场,大型宾

馆等场所建筑经常需要满负荷来运行,多联机就变得不是特别

适用了.

（摘自《中国空调制冷网》2o11—08—05）

㈣lI95总第140期第32卷了J