风电场可行性研究报告5风电机组选型布置及风电场发电量估算.docx

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风电场可行性研究报告5风电机组选型布置及风电场发电量估算

风电机组选型、布置及风电场发电量估算

可

行

性

研

究

报

告

2012年6月

目录

第一章总论1

一、项目概况1

二、编制依据2

三、编制内容2

四、初步结论3

五、项目用地指标及主要技术经济指标3

第二章项目建设背景及必要性8

一、项目建设背景8

二、项目建设的必要性11

第三章市场预测及产品方案14

一、市场预测14

二、产品方案15

第四章项目选址及建设条件16

一、项目建设地址16

二、自然条件16

三、交通条件17

四、基础设施条件17

第五章技术、设备及工程方案18

一、设计指导思想18

二、技术方案19

三、设备方案22

四、工程方案23

五、公用工程方案26

第六章节能30

一、设计依据30

二、设计原则30

三、节能措施30

四、节水措施31

五、节能效果评价31

第七章环境保护32

一、设计依据32

二、设计原则32

三、环境现状32

四、环境保护33

五、项目环境影响及治理措施33

六、环境绿化34

七、环保评价34

第九章劳动安全卫生35

一、设计依据35

二、劳动保护35

三、劳动安全卫生设计中的主要防范措施36

四、工业卫生37

五、安全急救及卫生保健37

六、职业安全卫生教育37

七、预期效果及评价37

第十章消防39

一、设计依据39

二、总图消防39

三、消防设计39

第十一章组织机构与人力资源配置42

一、组织机构42

二、生产组织计划42

三、劳动定员及培训计划42

四、工作制度43

第十二章项目实施进度及招投标44

一、建设工期44

二、项目招投标44

第十三章投资估算与资金筹措46

一、投资估算范围46

二、投资估算依据46

三、项目投资47

四、资金筹措48

第十四章财务评价51

一、评价原则、依据及参数51

二、销售收入、销售税金及附加和增值税估算51

三、成本费用估算52

四、利润估算及分配54

五、盈利能力分析54

六、不确定性分析55

七、财务评价结论57

第十五章风险分析63

一、项目主要风险因素识别63

二、风险评估64

三、风险防范对策65

第十六章社会效益评价66

第十七章结论及建议67

一、结论67

二、建议68

5风电机组选型、布置及风电场发电量估算

5.1风力发电机组选型

在风电场的建设中，风力发电机组的选择受到风电场自然环境、交通运输、吊装等条件制约。

在技术先进、运行可靠、满足国产化的前提下，应根据风电场风况特征和风电机组的参数，计算风电场的年发电量，选择综合指标最佳的风力发电机组。

5.1.1建设条件

北大桥第三风电场位于河西走廊的西段，风力资源十分丰富，以东风的风向和风能频率最高，盛行风向稳定；场址位于疏勒河右岸（北岸），属北山山系山前倾斜冲洪积平原的戈壁滩地貌，地势开阔，地形平缓，便于风机安装。

根据本风电场测风资料分析，4738-1304#测风塔2007.6.13～2008.6.13测风数据计算得到风电场场址70m高度风功率密度分布如图5.1所示，4738-3597#测风塔2007.6.13～2008.6.13测风数据计算得到风电场场址70m高度风功率密度分布如图5.2所示。

图中用颜色深浅表示风能指标高低，颜色越深风能指标越好，颜色越浅风能指标越差。

由图5.1、图5.2可见，该风电场场址地势开阔，地形平坦，风能指标基本一致。

根据4738-1304#测风数据统计，用WASP9.0软件计算预装风电机组轮毂高度得到：

70m年平均风速为7.27m/s，平均风功率密度为439W/m2，威布尔参数A=8.2，k=1.84；根据4738-3597#测风数据统计，用WASP9.0软件计算预装风电机组轮毂高度得到：

70m年平均风速为7.68m/s，平均风功率密度为519W/m2，威布尔参数A=8.6，k=1.83。

4738-1304#测风塔70m高度风速主要集中在3.0m/s～11.0m/s，占全年的69.87％，12.0m/s～20m/s风速段占全年的20.0%，而小于3.0m/s和大于21.0m/s的风速约占全年的12.54％；4738-1304#测风塔70m高度风速主要集中在3.0m/s～11.0m/s，占全年的66.14%,12.0m/s～20.0m/s风速段占全年的20.79%，而小于3.0m/s和大于21.0m/s的风速约占全年的12.83%，3.0m/s以下无效风速少,无破坏性风速，年内变化小，全年均可发电。

风电场61.5m～70m高度50年一遇极大风速50.7m/s～51.4m/s,湍流强度介于0.05～0.07。

根据国际电工协会IEC61400-1（2005）标准判定该风电场在风机选型上可选用适合安全等级IECⅢ及其以上的风机。

图5.1北大桥第三风电场4738-1304#测风塔70m风功率密度分布图

图5.2北大桥第三风电场4738-3597#测风塔70m风功率密度分布图

5.1.2机组招标

为了开发利用酒泉地区丰富的风能资源，加快甘肃省酒泉地区千万千瓦级风电基地建设，增加能源供应、优化能源结构、保护环境、实现可持续发展具有重要作用。

同时，为培育和促进风电设备的国产化能力，本风电场所需风电机组按照国家关于促进风电设备国产化的要求统一进行集中招标采购。

即在国家发改委和甘肃省发展和改革委员会的统一指导和监督下，由项目业主作为招标人，中设国际招标有限责任公司作为招标代理，采用公开招标的方式择优选择风电机组制造商。

本项目于2008年5月20日正式对外发标，2008年6月20日在北京国宏宾馆公开开标，共有金风、华锐、东汽、运达等十几家投标人按时递交了投标文件。

本次评标采用综合评价法。

即通过评标委员会打分的形式对投标人的投标方案从评标价格、经验业绩、设备性能、技术服务和交货进度等五个方面进行综合评审。

具体实施包括以下几个步骤：

（1）初步评审；

（2）详细评审；（3）澄清；（4）汇总排序并推荐中标人。

（1）初评情况

审查所有投标文件的投标函、投标有效期、投标保证金、法定代表人授权书等，检查所有投标文件的完整性，并对投标人的供货范围、资格/资信证明文件、风电机组本地化率、风电机组本地化方案、风电机组总装方案、风电机组重点部件制造商同意供货的有效证明等内容进行了审核。

（2）详评情况

根据评标原则，评标委员会分别从评标价格、经验业绩、设备性能、技术服务和交货进度等五个方面对进入详评的各投标方案进行了综合评审和打分。

（3）澄清情况

为有助于投标文件的审查、评价和比较，在评标过程中，就部分商务和技术问题分别向投标人进行了澄清。

（4）评标结果汇总

通过初评，推荐本次投标的金风、华锐、东汽三家投标人进行下阶段谈判。

详细评标内容详见评标报告。

（5）确定中标人

通过谈判，本次招标中标人为华锐科技公司，即134台华锐SL1500/82风机。

5.1.3机组选型

根据本次风机招标推荐厂家，本阶段对东汽的FD77B，华锐科技公司的SL1500/77和SL1500/82，新疆金风公司的GW77/1500和GW82/1500kW进行分析比较。

机型特征参数如下：

叶片数：

3片

额定功率：

1500kW

风轮直径：

77～82m

切入风速：

3m/s

切出风速：

20～22m/s

额定风速：

10.3～12.5m/s

安全风速：

52.5～59.5m/s

轮毂高度：

61.5m～70m

根据北大桥4738-1304#测风塔测风数据，按照行距9D、列距4.5D（D为风机叶轮直径）的原则分别布置不同类型的风电机组，按风机厂提供的当地空气密度1.093kg/m3状况下功率曲线采用WASP9.0软件分别计算各风电机组理论发电量，并按综合折减系数24%（GW82/1500、SL1500/82综合折减系数26%）计算年上网电量，参照本次招标各风电机组的报价情况，对推荐的5种机型分别进行了技术经济比较，结果见表5.1。

表5.1北大桥第三风电场各方案技术经济比较表

序号

项目

单位

方案1

方案2

方案3

方案4

方案5

华锐

SL1500/77

华锐

SL1500/82

东汽FD77B/1500

金风

GW77/1500

金风

GW82/1500

1

装机容量

MW

201

201

201

201

201

2

单机容量

kW

1500

1500

1500

1500

1500

3

台数

台

134

134

134

134

134

4

叶片直径

m

77

82

77

77

82

5

轮毂高度

m

65

70

61.5

65

70

6

年利用小时数

h

2233

2390

2239

2357

2426

7

理论发电量

万kW.h

64411.6

70882.8

64732.3

68075.5

71611.4

8

尾流影响后

发电量

万kW.h

59062.8

64921.4

59217.8

62327.4

65896.8

9

年上网电量

万kW.h

44887.7

48041.9

45005.5

47368.8

48763.6

10

工程静态投资

万元

188484.67

190635.5

190225.32

195516.85

200845.40

11

工程动态投资

万元

195232.44

198209.7

197029.89

202496.11

208009.35

12

主机综合造价

元/kW

5899

6051

6179

6398

6398

13

单位千瓦投资

（静态/动态）

元/kW

9377/

9713

9484/

9861

9464/

9802

9727/

10074

9992/

10349

14

单位电度投资（静态）

元/kW.h

4.199

3.968

4.227

4.128

4.119

15

经济性排序

4

1

5

3

2

备注：

表中投资概算采用2008年二季度价格水平，只作为风机选型方案比较。

由表5.1可看出，各方案的单位电度投资均在3.968～4.227元/kW.h之间，相差不大，此三家风机厂家均为目前国内知名厂家，在招标过程中已充分考虑了业绩和供货能力等因素。

因此，本次以招标确定的方案2（SL1500/82）为本报告的设计依据，即134台华锐SL1500/82风机。

5.1.4风力发电机组的技术指标比较

推荐机型风力发电机机组主要技术参数见表5.2，初选机型风力发电机标准空气密度（1.225kg/m3）的功率曲线及推力系数曲线表见表5.3，初选机型风力发电机当地空气密度（1.093kg/m3）的功率曲线及推力系数曲线表见表5.4。

初选机型风力发电机功率曲线见图5.3，初选机型风力发电机推力系数曲线见图5.4。

表5.2推荐机型主要技术参数比较表

项目

华锐

SL1500/82

1.机组数据

额定功率（kW）

1500

功率调节方式

变浆变速调节

直径（m）

82.9

切入风速（m/s）

3.0

额定风速（m/s）

10.5

切出风速（m/s）

20.0

极限风速（m/s）

59.5

运行温度（ºC）

-30～+45ºC

对风方向

上风向

2.叶片

制造厂家/型号

中材科技40.25

叶片数

3

叶轮转速（rpm）

9.7～19

扫风面积（m2）

5398

3.发电机

制造厂家/型号

双馈异步发电机

额定功率（kW）

1520

输出电压（V）

690

额定转速（rpm）

1800/1000～2000

功率因素

容性0.95～感性0.9

防护等级

IP54

4.机舱和塔架

机舱（t）（不包括叶轮）

55.614

叶片（t）

3×6.3

轮毂（t）

16.642

塔架类型

锥型钢筒

塔架高度（m）

70

塔架重量（t）

121.5

表5.3初选型标准空气密度（1.225kg/m3）下功率曲线及推力系数曲线表

风速

华锐

SL1500/77

华锐

SL1500/82

东汽

FD77B/1500

金风

GW77/1500

金风

GW82/1500

（m/s）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

3

1.01042

3.793

1.10636

4.466

1.10

1

1.06686

19.64

1.00062

26.86

4

0.867487

58.97

0.914581

72.16

0.93

49

0.86499

74.50

0.82609

90.06

5

0.760131

136.13

0.789601

164.67

0.82

134

0.80723

153.95

0.79249

183.29

6

0.723584

243.375

0.792174

300.02

0.81

263

0.80727

272.05

0.79255

323.06

7

0.725561

398.995

0.79468

489.3

0.81

433

0.80725

437.33

0.79258

518.78

8

0.727903

611.995

0.796901

749.9

0.77

655

0.80726

658.07

0.79258

779.36

9

0.729344

888.485

0.736003

1064.3

0.70

913

0.76413

932.21

0.73105

1086.98

10

0.692927

1206.38

0.670687

1395.9

0.64

1158

0.68820

1215.71

0.66457

1415.55

11

0.615

1500.61

0.480418

1500.6

0.57

1367

0.61190

1492.35

0.46443

1500.00

12

0.419604

1500.61

0.349699

1500.6

0.44

1493

0.40878

1500.0

0.33928

1500.00

13

0.31612

1500.61

0.268106

1500.6

0.33

1500

0.30794

1500.0

0.26053

1500.00

14

0.248277

1500.61

0.212103

1500.6

0.26

1500

0.24170

1500.0

0.20630

1500.00

15

0.200223

1500.61

0.17165

1500.6

0.21

1500

0.19476

1500.0

0.16705

1500.00

16

0.164816

1500.61

0.141506

1500.6

0.17

1500

0.16006

1500.0

0.13779

1500.00

17

0.1379

1500.61

0.11853

1500.6

0.14

1500

0.13361

1500.0

0.11549

1500.00

18

0.116998

1500.61

0.100623

1500.6

0.12

1500

0.11305

1500.0

0.09808

1500.00

19

0.100477

1500.61

0.086435

1500.6

0.10

1500

0.09672

1500.0

0.08428

1500.00

20

0.087174

1500.61

0.074977

1500.6

0.09

1500

0.08361

1500.0

0.07314

1500.00

21

0.07293

1500.0

0.06402

1500.00

22

0.06414

1500.0

0.05648

1500.00

备注：

以上资料为相应机型厂家提供的资料。

表5.3推荐机型当地密度（1.093kg/m3）下功率曲线及推力系数曲线表

风速

华锐

SL1500/77

华锐

SL1500/82

东汽

FD77B/1500

金风

GW77/1500

金风

GW82/1500

（m/s）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

推力系数

功率（kW）

3

1.0104

6.6

1.10636

3.86

1.10

1

1.06686

16.46

1.00062

22.88

4

0.8675

32.2

0.914581

63.04

0.93

41

0.86499

65.31

0.82609

79.38

5

0.7601

100.4

0.78193

145.87

0.82

115

0.78119

135.58

0.76697

161.29

6

0.6958

199.1

0.766525

263.5

0.81

228

0.78130

240.23

0.76699

284.78

7

0.6979

334.7

0.768849

430.7

0.81

379

0.78133

386.8

0.76697

457.62

8

0.7005

515.8

0.771439

661.11

0.77

574

0.78133

582.44

0.76698

688.35

9

0.7025

747.2

0.736003

943.92

0.70

807

0.76413

829.22

0.73105

967.74

10

0.6929

1024

0.670687

1245.9

0.64

1046

0.68820

1084.05

0.66457

1261.11

11

0.636

1311.7

0.573961

1500.61

0.57

1262

0.61190

1329.44

0.55134

1500

12

0.4986

1497.8

0.399694

1500.61

0.44

1424

0.48272

1500

0.38853

1500

13

0.3657

1500.2

0.303031

1500.61

0.33

1496

0.35326

1500

0.29515

1500

14

0.284

1500.2

0.23848

1500.61

0.26

1500

0.27400

1500

0.23251

1500

15

0.2277

1500.2

0.192319

1500.61

0.21

1500

0.21950

1500

0.18763

1500

16

0.1866

1500.2

0.158087

1500.61

0.17

1500

0.17967

1500

0.15433

1500

17

0.1556

1500.2

0.132042

1500.61

0.14

1500

0.14960

1500

0.12896

1500

18

0.1317

1500.2

0.111854

1500.61

0.12

1500

0.12626

1500

0.10928

1500

19

0.1128

1500.2

0.095879

1500.61

0.10

1500

0.10783

1500

0.09370

1500

20

0.0976

1500.2

0.083018

1500.61

0.09

1500

0.09305

1500

0.08116

1500

21

0.08102

1500

0.07092

1500

22

0.07112

1500

0.06246

1500

备注：

以上资料为相应机型厂家提供的资料。

图5.3初选机型（空气密度1.093kg/m3）功率曲线

图5.4初选机型（空气密度1.093kg/m3）推力系数

5.2风电机组布置

5.2.1风电机组布置原则

（1）根据风向和风能玫瑰图，使风机间距满足发电量较大，尾流影响较小为原则。

从本风电场风能玫瑰图分析，主风向为E，风能最大的方向是E，风电机组排列应垂直于主风能方向E。

（2）本风电场属戈壁滩地，地势平坦。

风电机的布置应根据地形条件，充分利用风电场的土地和地形，经多方案比较，恰当选择机组之间的行距和列距，尽量减少尾流影响，集中布置，并结合当地的交通运输和安装条件选择机位。

（3）考虑风电场的送变电方案、运输和安装条件，力求电力电缆长度较短，运输和安装方便。

（4）不宜过分分散，便于管理，节省土地，充分利用风力资源。

5.2.2风电场内风电机组布置

风电场场址为戈壁荒滩，地势平坦，主风向和最大风能密度的方向一致，盛行风向稳定且为一个方向（E），所以，本风电场风机排列方式采用矩阵式分布。

即风力发电机组群排列方向与盛行风向垂直，前后两排错位，后排风机位于前排2台风机之间。

根据国外进行的试验，风机之间的距离为其风轮直径的20倍时，风机之间无影响，但考虑到风机运行管理、场内道路、输电电缆和节约土地等投资成本合理的前提下，垂直主风向方向风机之间间距一般约为3～5倍风轮直径，平行主风向方向风机之间间距一般约为5～9倍风轮直径。

根据本风场主风向和主风能方向，本次以华锐SL1500/82风机为例进行风机间距布置分析（轮毂高度取70m，功率曲线为1.093kg/m3下），分别按4D（南北间距）×8D（东西间距）、4D（南北间距）×9D（东西间距）、4D（南北间距）×10D（东西间距）、5D（南北间距）×8D（东西间距）、5D（南北间距）×9D（东西间距）、5D（南北间距）×10D（东西间距）、6D（南北间距）×8D（东西间距）、6D（南北间距）×9D（东西间距）、6D（南北间距）×10D（东西间距）布置进行比较。

华锐SL1500/82风机（轮毂高度取70m）各布置方案的尾流影响比较见表5.5。

表5.5华锐SL1500/82风机各布置方案的尾流影响比较见表

布置方案

4D×8D

4D×9D

4D×10D

5D×8D

5D×9D

5D×10D