风力发电工程项目可行性建议书（可编辑）

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1、风力发电工程项目可行性建议书 第一章综合说明11 概述某公司在山东省蓬莱市规划装置容量为 99MW 的风电场一座总占地面积约 60km2拟分两期开发本工程为一期工程称为某风 电项目一期工程本工程占地面积约为 26km2计划装机容量 498MW拟安装 25 台单机容量为2000kW1800kW的风力发电机组该风电项目充分利用当地优质风能资源改善 当地电网以火电为主的单一化结构为山东电网提供清洁可再生能源减少大气污 染保护当地生态环境111 工程地理位置 蓬莱市位于山东半岛最北端濒临渤黄二海东接烟台与福山区接壤距烟台市 70km北与庙岛群岛和辽东半岛的大连市隔海相望西邻龙口市南接栖霞 市北濒黄渤二

2、海与长岛县隔海相望本工程场址位于某镇西南的尖顶-何山前-东尖顶-燕山山脉上地理 坐标东经 120°56121°04北纬 37°3237°36东西跨度 10km 南北跨度 6km海拔高度 30320m 之间占地面积约 26km2某风电场的地理位置示意图见图 1-1图 1-1风电场地理位置示意图 经现场考察和当地政府规定的范围风电场地理位置范围为图 1-2 黄色框内图 1-2风电场场址地理位置范围图112 工程任务及缘由 项目名称某风电项目一期工程 建设地点建设规模计划装机容量 498MW拟安装 25 台单机容量为 2000kW1800kW 的风力发电机组建

3、设性质新建 建 设 期1 年 为开发蓬莱市的风能资源我院受某筹建处的委托承担本工程项目可行性研究报告的编制工作编制的内容包括 确定项目任务和规模并论证项目开发必要性和可行性 对风电场风能资源进行评估 查明风电场场址工程地质条件提出相应的评价和结论 选择风电机组机型提出风电机组优化布置方案并计算风电场年上网发电量 根据风电场接入系统方案确定升压变电站电气主接线及风电场风电机组集电线路方案并进行升压变电站及风电场电气设计选定主要电气设备及电力电缆或架空线路型号规格及数量 拟定消防方案 确定工程总体布置中央控制建筑物的结构形式布置和主要尺寸拟定土建工程方案和工程量 确定工程占地的范围及建设征地主要指

4、标选定对外交通方案风电机组的安装方法施工总进度 拟定风电场定员编制提出工程管理方案 进行环境保护和水土保持设计 拟定劳动安全与工业卫生方案 编制工程设计概算 进行项目经济与社会效果分析本工程充分利用该地区风能资源优势进一步优化能源结构减轻环保压力 实现山东省风电产业的可持续发展促进当地经济繁荣和提高人民生活水平113 项目建设必要性1可持续发展的需要 开发可再生能源是我国实现可持续发展的重要途径也是能源战略的重要组成部分我国政府对此十分重视并为此颁布了可再生能源法对可再生能源的开 发和利用进行立法保护为实现我国国内生产总值GDP翻两番的总目标能源消 耗亦将随之增长当前我国的能源结构以常规能源煤

5、石油和天然气为主 由于常规能源的不可再生性势必使能源的供需矛盾日益突出风能太阳能和生物质能等新能源将是未来一段时间内大规模开发的能源种类 不管从技术经济还是规模上来看风能目前已经具有很大的优势随着风电机 组的国产化风电机组的价格大大降低风电与常规能源的竞争力也大大加强作 为可再生能源风能的开发可以节约大量的燃料和水资源改善地区能源结构2符合我国及山东省能源发展战略 我国从上世纪八十年代开始建设并网型风电场在各种政策的扶持和鼓励下风电发展较快已成为技术最成熟最具规模化开发和商业化发展前景的可再生能源之一拥有广阔的发展前景进入二十一世纪我国逐渐开始重视可再生能源的 开发可再生能源法已于 2006年

6、1月1 日正式生效国家发改委依据可再生 能源法出台了一系列相关的政策和规范制定了全国风电发展规划目标并把目 标分解到各省市山东省于 2009 年颁布了山东省人民政府关于加快我省新能源和节能环保产业 发展的意见鲁政发200977 号山东省人民政府印发关于促进新能源产业 加快发展若干政策的通知鲁政发2009140 号出台了一系列促进新能源发 展的具体措施以鼓励山东省企业进行新能源项目的开发3推动当地经济和社会发展 风力发电为绿色能源在产生电力的同时不会有常规燃煤火力发电厂所产生的环境污染从规划发展方面分析山东电网在今后很长时间内电源建设仍以 燃煤电厂为主由于以燃煤电厂为主的电源排放二氧化碳氮氧化合

7、物 烟尘及温 室气体二氧化碳对环境造成很大污染我国政府已定出开发与节约并存重视 环境保护合理配置资源开发新能源实现可持续发展的能源战略的方针风 力发电作为无污染绿色能源可替代部分一次能源优化能源结构更重要的是能 够减少二氧化碳和其它有害气体的排放环境效益非常突出总之不论从当地经济发展环境保护节约能源符合国家制定的能源战略 方针和改善能源结构减排温室气体减排有害气体提高社会综合经济效益方面 分析还是从就近向当地电网负荷供电提高供电经济性等方面分析建设本风电 场均是非常必要的114 投资方简介1141 项目法人概况 某公司是中国华能集团公司的全资子公司成立于 2008 年 5月 30 日注册资本

8、10000 万元人民币公司法定代表人经营期限自 2008 年5 月 30 日起主要从事电力热力煤炭及风电等相关产业的开发投资建设 经营和管理目前某公司管理 18 个单位分布山东省 13 个地市 总装机容量为 138907 万 kW2009 上半年实现销售收入 11768 亿元利税 1086亿元截止 2009 年 6 月底公司总资产 53145 亿元净资产 1681 亿元资产负债 率 6837某公司具有丰富的风电前期建设和运营管理经验现已投运 风电装机容量为 907 万 kW包括长岛风电场荣成风电场和莱州一期风电场在 建风电项目容量为 18 万 kW分别是乳山风电一期工程东营风电一期工程莱州风电

9、二期工程牟平风电一期工程计划到 2010 年底某公司风电 装机将达到 4192 万 kW1142 投资方概况 某公司为本工程项目法人全资投资建设本项目由某公司设立在烟台的风电项目筹建处负责项目核准前的具体工作12 风能资源 蓬莱属北温带季风型大陆性气候因受海洋调节夏无酷暑冬无严寒根据蓬莱气象站近 30 年的资料统计蓬莱区域年平均温度 122平均气压 1017kPa 平均雾天数 187 天平均积雪天数 232 天平均雷暴天数 231 天累年年平均风 速 42ms最大风速 20 ms年平均相对湿度 65某风电场范围内装有一座 70m 高测风塔测风塔位于东经121°0027北纬 37

10、76;3537海拔为 261m分别在 10 米40 米70 米处 各安装了 1 个风速仪以及 1 个风向标测风设备采用美国 NRG 系统公司制造的 Symphonie 测风产品根据投资方提供的测风数据经统计分析得出70 米高度平均 风速为 71 ms年平均风能功率密度 3588Wm2威布尔参数 A 为 81K 为 239 主风向为 SSW风速为 15ms 的湍流强度为 0105根据国标 GBT18710-2002 中风 功率密度等级表可知该风电场风资源属于三级标准风电场风力资源较丰富具 有一定的开发价值13 工程地质 蓬莱市位于胶辽台隆之胶北隆起东北部濒临渤海海峡在区域构造上处于大别苏鲁造山带

11、的东北段区内与郯庐断裂有关的 NENNE 向的断裂构造发育拟建风电场地内无活动性断裂通过初步判定站址区域构造较稳定根据投资方收集项目位置的地质情况介绍初步判定所在场区无不良地质影响根据中国地震 动参数区划图GB18306-2001中的中国地震动峰值加速度区划图和中国地 震动反应谱特征周期区划图 比例尺 1400 万 查得场址区地震基本烈度为 7 度地震动反应谱特征周期为 040地震动峰值加速度为 015g14 项目的任务和规模华能山东蓬莱风电项目总占地面积约 60km2规划装置容量为 99MW拟分两期 开发风电场建设一座 110kV 升压变电站拟安装 2 台 50MVA 的主变升压变电站 占地

12、面积按终期规模考虑本期安装一台主变留有扩建余地本工程为一期工程计划装机容量 498MW拟安装 25 台单机容量为 2000kW1800kW的风力发电机组风场东西跨度 10km南北跨度 6km海拔高度 30320m 之间场址位于某镇西南的尖顶-何山前-东尖顶-燕山山脉上及周围区 域地理坐标120°56121°04北纬37°3237°36占地面积约26km2 场区内海拔相对当地其它地方较高有利于风电场的建设本期工程拟安装 25 台单 机容量为 2000kW1800kW的风力发电机组在本期场址东北位置建设一座 110kV 升压变电站占地面积约 78885 m2

13、同时建设一回 110kV 架空出线接入新港 220kV 变电站 110kV 母线线路长度约 14km15 风电机组选型和布置 根据风电场的风能资源特征结合目前成熟的商品化风力发电机组的技术规格地形地质交通运输安装等多方面的因素初选单机容量为 2000kW 的机型进行技 术经济比较本风场主风向是 SSW 扇区地势起伏较大面积约 26km2经 Wasp 80 软件计 算优化布置风力发电机组排布再经技术经济比较后选择出最优机型最后合 理调整风力机布局尽量减少风力机间的尾流影响得到最优的布置方案通过对各备选机型的技术经济比较并考虑风电机组的制造水平技术成熟程 度采购价格及供货情况同时结合本风电场的风况

14、特征施工安装条件和运输条 件等多种因素经综合比较推荐采用 25 台单机容量为 2000kW1800kW风力发电组装机容量为 498MW遵循垂直于主导风向大于 5 倍风力机叶轮直径风能利用率高发电量高占地面积少配电系统投资少的原则排布年上网电量为1109295 万 kW·h年等效上网利用小时数为 2241 小时16 电气某风电场规划容量为 99MW工程分二期建设本期工程为一 期工程装机容量为 498MW25 台风机采用一机一变接线方式每台风机出口电压 为 690V经箱式变压器升压至 35kV风机按 89 台一组25 台风机共分为三组 以三回 35kV 架空线接入风场新建的 110kV

15、升压变电站 35KV 配电装置风电场 110kV 升压变电站一二期工程 35kV 室内布置采用单母线分段接线方 式架空进线 6 回设置两台主变容量分别为 50MVA变比为 1103675kV 的双 圈有载调压变压器110kV 母线采用单母线接线方式本风电场暂推荐接入离风电 场 14km 处的新港 220kV 变电站 110kV 母线本项目采用机电一体化集中控制方式监控系统分为就地单机控制和集中控 制在控制室和烟台对各风力发电机组进行集中监控17 工程消防设计 消防设计贯彻预防为主防消结合的方针立足自防自救针对不同建构筑物和设施采取多种消防措施在工艺设计材料选用平面布置中均按照有关 消防规定执行

16、风电场电气消防主要为升压变电站内电气消防设计根据火力发电厂与变电所设计防火规范的要求对于独立的变电站单台 变压器容量在 125000kVA 以下的变电站灭火系统为消火栓给水系统消防给水量 按照火灾时一次最大消防用水量的室内和室外消防用水量之和计算升压变电站设置一套火灾报警系统火灾时利用站内的灭火设施自行扑灭18 土建工程1工程等级及主要建筑物等级风机预装轮毂高度 80m按高耸结构设计规范GBJ135-90其安全等级为 二级风电场土建部分设计内容主要包括风力发电机组基础35kV 箱式变电站基 础和 110kV 升压变电站一座场内道路等110kV 升压变电站内主要包括主控楼生活楼35kV 配电室S

17、VG 控制室车库及维修间等附属建筑物站内道路以及室外配电装置等建筑物根据35110kV 变电所设计规范GB50059-92规定升 压变电站内所有建筑物和构筑物的安全等级均为二级根据风电机组地基基础设 计规定试行FD003-2007按基础损坏可能造成破坏结果的严重性本工程基 础安全等级为二级2风电机组及箱式变电站基础设计风机基础采用天然地基基础垫层为厚 100mm 的 C15 素混凝土基础底部为边 长 6627m 的正八边形钢筋砼结构其外接圆直径为 1732m基础中预埋连接塔筒 的底法兰段基础总埋深为 35m混凝土设计强度等级为 C45箱变基础本阶段设计暂拟采用天然地基上的浅埋基础进行设计根据箱

18、式变压 器厂家提供的箱式变压器基础外形尺寸平面上呈长方形布置长约 436m 宽约 336m采用 C25 现浇钢筋混凝土独立基础基础下设厚 100mm 的 C10 素混凝 土垫层最终基础形式将根据招标后箱变厂家提供的基础资料要求确定3升压变电站主要建筑物的设计尺寸平面布置结构型式 主控楼为两层钢筋混凝土框架结构建筑高度为 78m一二层层高均为 39m总建筑面积为 11405m2一层主要布置有蓄电池室通信机房会议室值休室等 二层主要布置有主控室电子设备间办公室等35kV 配电室为单层框架结构平面布置为长 340m宽 80m层高 4m建筑面 积为 272m2钢筋混凝土二层框架结构建筑高度为 60m两

19、层层高均为 30m建筑面积600m2SVG 控制室为单层框架结构平面布置为长 20m宽 5m层高 4m建筑面积为100m2车库油品库工具间及材料库为连体单层砖混结构层高 39m平面布置为 长 285m宽 48m建筑面积为 1368m2联合泵房为地上一层砖混结构层高 39m地下钢筋混凝土结构建筑面积792m2深井泵房为单层砖混结构层高 39m建筑面积 113m2污水处置室为地下钢筋混凝土结构建筑面积 120m219 施工组织设计本工程推荐的风电机组机型为单机容量为 2000kW1800kW的风力发电机组 考虑目前为风电场可研阶段最终机型在项目核准后通过招标确定本工程施工建设期为 12 个月含冬季

20、施工期风电机组的主要吊装车辆分为 履带吊和汽车吊两种考虑到液压汽车吊具有机动灵活性以及对路宽要求较低的特 性并且目前国内两种吊装车辆租金相差不大因此结合本项目所处地形条件 当地交通路况及吊装设备重量和起吊高度等吊装车辆建议采用 500t 履带吊作为风 机及塔架的主力吊装机械100t 汽车吊一台作为辅助机械配合主吊车提升塔架和 叶轮使部件在吊装时保持向上位置同时还可单独用于在地面组装叶轮以及将 主变压器吊装到塔架内另外还需配备 12 台 6t 的卡车吊车用于在设备安装 期间风场内搬运设备附件和重型工具吊装方法因风机厂家机型和吊装设备的不同而异在现场安装时均应该在风 电机组制造方专家的指导下进行1

21、10 工程管理设计 风电场工程建设期间的管理建议采用直线职能制结构设总经理 1 名副总经理 1 名下设计划财务设备采购工程管理和综合管理 项目运营期间的管理仍采用直线职能制结构总经理 1 名出纳 1 名会计1 名办公室 1 名出纳会计办公室可兼任运行值班人员 17 人共计 20 人111 环境保护和水土保持设计1环境保护设计 风力发电是可再生能源其生产过程主要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不排放任何有害气体属于清洁能源结合本工程 的实际情况风电场对周围环境影响的因子电磁辐射环境噪声生活污水排放 景观无线电干扰进行分析后得出结论风电场建成后基本对周围环境无影响2水土保持

22、设计 风电场的开发建设需要经历建设期和生产运行期两个阶段不同阶段造成的水土流失差异较大对于本工程而言水土流失多集中于建设期到了生产运行期则往往达到一定的影响量级进入相对稳定的时期水土流失较轻 根据工程布置及水土流失特点本工程将采取的主要防治措施如下 施工过程产生的弃土除用于风机基础回填外必须全部填于附近低洼处植树种草防止水土流失施工结束后及时地对碾压过的土地进行人工洒水使土 壤自然疏松播种合适的草种充分利用路旁建筑物旁以及其它空闲场地分别 种植生长力强维护量小耐旱的绿色植物并注意保护站区周围原有绿化环境 主要道路两侧种草种树112 劳动安全与工业卫生设计 风电场的生产运行应符合我国目前的有关政

23、策以及电力行业的设计规程和设计规定充分考虑保障施工运行人员安全健康的因素并符合国家有关标准和规定为了保护劳动者在风电建设中的安全和健康改善劳动条件风电场设计必须 贯彻执行国家及部颁现行的有关劳动安全和工业卫生的法令标准及规定以提高 劳动安全和工业卫生的设计水平在风电场劳动安全和工业卫生工程设计中应贯 彻安全第一预防为主的方针加强劳动保护改善劳动条件重视安全运行 在贯彻执行国家及部已经颁布的法令标准及规定的前提下设计中结合工程实际 采用先进的技术措施和可靠的防范手段确保工程投产后符合劳动安全及工业卫生 的要求劳动安全与工业卫生防范措施和防护设施必须与主体工程同时设计同 时施工同时投产并应安全可靠

24、保障劳动者在劳动过程中的安全与健康根据水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范DL5061-1996及其它有 关规定的要求编制劳动安全及工业卫生篇着重反映工程投产后职工及劳动者的 人身安全与卫生方面紧密相关的内容分析生产过程中的危害因素提出防范措施 和对策113 工程设计概算 主要依据1本概算编制价格水平为当地 2009 年三季度价格水平2水电水利规划设计总院风电标委20070001 号文关于发布风电场工程可行性研究报告设计概算编制办法及计算标准2007 版和风电场工程概算定额2007 版的通知及其附件3勘察设计费根据 2002 年国家计委建设部计价200210 号文颁发的工程 勘察设计收费标准

25、2002 年修订本计算4电气土建专业的相关设计文件5当地其他有关规定 静态总投资和总投资单位千瓦投资如下静态投资编制年年2009静态投资万元5071972动态投资万元5191876项目总投资万元5206726单位千瓦静态投资元1024641单位千瓦动态投资元1048864114 经济效果分析按发改价格20091906 号文国家发展改革委关于完善风力发电上网电价政 策的通知和山东省人民政府印发关于促进新能源产业加快发展若干政策的通知鲁政发2009140 号上网含税电价为07 元kWh上网不含税电价为06452 元kWh得到的本项目经济指标为全部内部收益率704 资本金投资内部收益率822 投资利

26、润率275 投资利税率374 资本金净利润率1342本项目在计算期内各年资产负债和所有者权益情况随着风电机组投产发电 资产负债率逐渐下降整个计算期内资产负债率较低这说明项目具备一定的贷款 偿还能力115 节能减排分析风电场节能主要包括电气建筑方面和通过加强管理来达到节能的目的 供配电系统设计做到系统尽量简单可靠操作方便选用节能型容量与电力负荷相适应的变压器使其工作在高效低耗区内减少线路损耗提高供配电系统 的功率因数生活用水泵采用变频调速控制电动机照明节能设计要合理科学合理地确定建筑朝向平面形状空间布局外观体型间距层高选 用节能型建筑材料保证建筑外维护 结构的保温隔热等热工特性及对建筑周围环境

27、进行 绿化设计设计要有利于施工和维护全面应用节能技术措施最大限度减少 建筑物能耗量获得理想的节能效果加强对管理人员的专业培训提高管理人员的专业素质加强运行管理节约 能耗对管路系统经常检漏检垢合理降低设备的运行能耗根据人员的变化进 行新风量的调节对于间歇运行的系统在预冷或预热的过程中应该关闭新风 在过渡季节利用室外空气的自然冷量合理设定设备的启动和停止的时间降低能 耗本项目总装机容量为 498MW年上网电量约为 1109295 万 kW·h与同等规模 的燃料发电厂相比每年可以为国家节约标煤 41316t火电煤耗按 350gkWh 计 按消耗纯净水 22kgkW·h 计每年可节

28、水 244 万吨同时每年可减少燃煤所造成 的多种有害物质的排放其中粉尘约为 911taCO2 约为 103429taSO2 约为 869ta NOX 约为 286ta此外还可以减少相应的水力排灰废水和温排水等对水环境的污 染还可极大地节约建设火电厂所需要的永久征地和灰渣储存所用的土地116 风电场工程建设项目招标 建设项目的招标内容主要包括1建设项目的设计施工监理包括风力发电机组塔架和升压变压器的 安装设备基础施工风电机位道路施工风电场集电线路的架设风电场 110kV 升压变电站的新建工程设备安装及调试工程工程设计工程监理2风电机组塔筒升压变压器升压变电所主变压器等设备招标3招标方式由项目投资

29、方委托有资质的招标代理机构按照招投标法以 及相关管理规定进行公开招标117 结论某风电项目一期工程项目场址所在地风能资源丰富场址区 域内地质构造稳定地形略有起伏施工建设条件良好接入系统条件和交通运输 条件便利经济技术评价较好综合上述各种条件本地区适宜进行风电项目开发建议投资方在风电场场区内继续观测并收集测风数据为今后微观选址设计提 供必要的现场风资源观测数据建议投资方尽快委托有关单位开展地质勘察环境 保护评价以及水土保持评价工作118 工程特性表 工程主要特征参数见某风电项目一期工程特性表某风电项目一期工程特性表名 称单位 或型号 数量备注风 电 场 场 址海拔高度m30-320经度 东经 纬

30、度 北纬 年平均风速70mms71风功率密度70mWm23588盛行风向SSW主 要 设 备风 电 场 主 要 机 电 设 备风电机组额定功率kW2000叶片数片3风轮直径m93风轮扫掠面积m26793切入风速ms3额定风速ms108切出风速ms25安全风速ms595 3s 轮毂高度m80发电机额定功率kW2068发电机功率因数09 感性 09容性额定电压V690主要机电设备箱式变电站台25升压 变配 电所主变压器型号SZ11-50000110台数台1容量MVA50额定电压kV110±8×1253675出线回路数及电压等级出线回路数回1电压等级kV110土 建风力发电机组基

31、础台数台25型式八边形独立基础地基特性丘陵山地箱式变电站基础台数台25型式独立基础施 工工 程 数 量基础土石方开挖万m331053基础土石方回填万m3141948基础混凝土万m315725风力发电机组设备基础钢筋T1530改建公路km2046施工期限总工期月12第一批机组发电年月201012暂估续某风电项目一期工程特性表名 称单位 或型号 数量备注概 算 指 标静态投资编制年年2009年动态投资万元项目总投资万元单位千瓦静态投资元单位千瓦动态投资元机电设备及安装工程万元建筑工程万元其它费用万元基本预备费万元建设期利息万元经 济 指 标装机容量MW年上网电量万kW·h年等效满负荷运行

32、小时数小时平均上网电价不含增值税元kW·h平均上网电价含增值税元kW·h盈 利 能 力 指 标总投资收益率投资利税率项目资本金净利润率项目投资财务内部收益率项目投资财务净现值万元资本金财务内部收益率投资回收期年清偿 能力资产负债率第二章风能资源21 编制依据及基础资料 本章内容根据以下国家或部委标准进行编写风电场风能资源测量方法GBT 18709-2002风电场风能资源评估方法 GBT 18710-2002 风电场风能资源测量和评估技术规定发改能源20031403 号全国风能资源评价技术规定发改能源2004865 号风力发电机组安全要求GB 1845112001风电场工程可

33、行性研究报告编制办法风电场场址选择技术规定 本章内容依据投资方提供的以下基础资料进行编写1市气象站气象资料20002 号测风塔 2009年9月 17 日2010年1月 11 日的逐时风速风向资料22 工程概况某风电工程位于某镇如图 1-1 所示地理 坐标为东经 120°56121°04北纬 37°3237°36地貌特征为低山 丘陵地势起伏较大海拔高度在 30320m 左右开发范围东西长约 10km南北 宽约 6km开发面积约 26km2蓬莱市位于山东半岛最北端濒临渤黄二海东接烟台威海北与庙岛群 岛和辽东半岛的大连市隔海相望蓬莱属北温带季风型大陆性气候因受

34、海洋调节 夏无酷暑冬无严寒年平均气温 122年平均日照时数 2852 小时为了解风电场风能资源2009 年 9 月在风电场北安装了 70m 测风塔进行现场测 风目前投资方已提供 2009 年 9 月 17 日2010 年 1 月 11 日的测风数据利用风 电场已有的测风资料和蓬莱市气象站多年的气象观测资料对风电场的风能资源进 行了全面而系统的评价旨在为风电场开发提供科学依据23 蓬莱气象站气象资料整编231 气象站概况蓬莱气象站现位于蓬莱市区东南汤邱村南地理位置为东经 120°46北纬37°48海拔高度 483 米建于 1958 年 11月1 日属于国家一般气象站该站 自建

35、站以来共搬迁过 3 次现在的位置是 1991 年搬迁至此的处于城郊周围建筑 物较少蓬莱气象站距离风电场测风塔位置约 30km蓬莱气象站与拟建风电场位置 如图 2-1 所示图 2-1 蓬莱气象站和拟建风电场位置示意图根据山东省专业气象台提供的资料蓬莱气象站有关气象资料统计自建站以来 历年逐月计全年气象要素为该地区年平均降水量为 6082mm年最大降雨量9249mm雨量集中在 78 月份年平均雾天数为 187 天年平均降雪天数为 371 天年平均日照小时数为 28522 小时多年 1994 年2004 年 平均水汽压1304hPa年平均气温为 122极端最高温度为 3871992年7月 18 日

36、极端最低气温为1491979年2月2 日最大风速10 分钟平均20ms蓬莱气象站累年气候特征值见表 2-1 蓬莱气象站累年气象要素统计表表 2-1蓬莱气象站累年气象要素统计表气候要素值单位出现时间气温年平均气温122年平均最高气温166年平均最低气温85年极端最高气温3871992 年 7 月 18 日年极端最低气温-1491979 年 2 月 2 日降水年降水量6082mm年最多降水量9249mm最大日降雨量2081mm气压年平均本站气压10169hpa年平均水气压1994-2004 年1185hpa风年平均风速42ms年最大风速200ms主导风向SSW蒸发年平均蒸发量21621mm日照年平

37、均日照小时数28522雷暴年平均雷暴日数231天年最多雷暴日数33天年最少雷暴日数11天其它要素年平均冻土深度111cm年平均冰雹次数07年平均雾日187天年最大雾日31天年平均积雪日数232天年平均降雪日数371天年平均沙尘暴次数14232 空气密度的计算根据蓬莱气象站所提供的资料计算蓬莱市空气密度 根据公式12761 000366t P 0378e1000蓬莱市多年平均气压为 P 10169kPa多年平均气温为 t 1221994-2004年平均水汽压为 e 1185hPa由此算出场址的平均空气密度 1187kgm3233 气象站风资源的分析蓬莱气象站观测场内安装有 1 座测风塔塔在距地

38、118 米处安装了风速仪和风 向标采用的仪器是 EL 型自动电接系统2331 蓬莱气象站多年年平均风速蓬莱气象站近 30 年风速变化见图 2-2根据气象台提供的资料可知蓬莱多年 年平均风速为 42ms 1965-2004 年 自建站以来共搬迁过四次第四次搬迁于 1991 年1月1 日对应风电场实测数据时段气象站年平均风速为 44ms根据气象站多 年风速变化趋势看出如果气象站周围没有发生大的环境变化建筑物树木变化 不大时2004 年后年平均风速有上升趋势图 2-2蓬莱气象站多年平均风速变化直方图2332 蓬莱气象站月平均风速变化 根据气象台提供的资料可知蓬莱多年年平均风速为 42ms冬春季风最大

39、秋季风次之夏季风最小大风月在 4 月份小风月在 8 月份蓬莱气象站多年月 平均风速见图 2-3风速m s6543210123456789101112月份风速 43 42 46544 39 34 28 31444 45图2-3 蓬莱气象站多年月平均风速变化直方图2333 蓬莱气象站多年各风向频率分布根据 19652004 年气象数据可知蓬莱盛行风向是 SSW出现频率是 15次 风向为 NNE出现频率是 8气象站历年各风向频率见表 2-2 和图 2-4表 2-2蓬莱气象站多年平均风向频率表方位NNNENEENEEESESESSE频率 68543435方位SSSWSWWSWWWNWNWNNWC频率

40、6155767457NNNW 16NW 1210WNW 642W 0WSW SWSSWSNNE NEENE EESESE SSE图2-4 蓬莱气象站累年风向玫瑰图24 风电场场址处风能资源情况241 概述为了有效地开发蓬莱地区的风能资源投资方于 2009 年 9 月 17 日在风电场场内安装了一台 70 米高的测风塔开始测风工作分别在 10 米40 米70 米各安装了 1 个风速仪和 1 个风向标测风仪器采用美国 NRG 公司制造的 Symphonie 测风设备至今已有近 4 个月的现场实测数据本报告采用 2009年9月 17 日2010 年 1 月 11 日的数据进行分析计算本工程项目建设地

41、点位于某镇西南部以安装于一期风电场北的0002测风塔数据进行分析表 2-3风电场测风塔情况塔号经纬度海拔高度塔高安装时间设备厂家传感器安装情况0002N037°3537 E120°0027261m70 米2009917NRG704010 米高度各安装 1 个风速仪 和风向标242 测风数据验证根据风电场风能资源评估方法GBT18710-2002标准的要求从测量参数 的测量范围合理性完整性及测量参数合理变化趋势等方面分别对原始测风数据进 行分析验证并对缺测和不合理数据进行分析处理整理出完整的逐小时风电场数 据2421 测风数据的完整性 测风塔测风时间段内无缺测数据风速风向数据

42、均完整2422 测风数据的合理性检验依据风电场风能资源评估方法GBT 18710-2002对测风塔的原始数据进 行合理性检验检验项目如下1 小时平均风速值范围为 0ms40ms2 小时风向值范围为 0°360°3 趋势检验 小时平均风速变化小于 60ms4 相关性检验具体见表 2-4 检验结果如表 2-4 所示 2-4测风数据合理性检验表主要参数参考值范围层次不合理数据个数实测数据个数不合理数据比例小时平均 风速0ms40ms70m02799040m02799010m027990小时风向0°360°70m02799040m02799010m027990小

43、时平均 风速变化 60ms70m02799040m02799010m027990不同高度小时平均 风速差值30ms70m40m02799060ms70m10m5927992130ms40m10m268279996不同高度小时平均 风向差值675°70m10m92799032423 数据处理a70m10m40m10m 小时平均风速差值不合理数据的比例为 21和 9640m10m 小时平均风速差值不合理数据比例较大这反映了风场低层风切变较大 而由于越接近地面湍流强度越大故低层风切变较大是合理的由于未发现风速 风向计出现损坏因此对不合理数据不做处理b70m10m 小时平均风向差值不合理数据

44、的比例很小03而瞬时出现较 大的风向转变是可能的因此对不合理数据不做处理2424 有效数据完整率 通过对塔测风数据的合理性检验后数据的完整率见表 2-5 测风塔各高度风速风向数据完整率均为 100根据风电场风能资源评估方法GBT1870-2002 标准数据完整率大于 90可以作为风能资源分析的依据表 2-5测风塔数据完整率高度应得记录小时实得记录小时完整率风速风向风速风向风速风向10m279927992799279910010040m279927992799279910010070m2799279927992799100100243 测风数据代表年订正由于测风时间还未满一年暂未提供与风场测风塔

45、同期的蓬莱气象站资料故 在本次可研编写中不做长期代表性订正工作风场的风能要素分析及发电量计算暂 时以实测风数据为依据244 风电场风能要素计算2441 平均风速和风功率密度 利用测风塔不同高度的逐时风速风向数据计算各高度的平均风速和风功率密度详见表 2-6-表 2-7 和图 2-5计算结果表明测风塔 70m 高度的平均风速和风 功率密度分别为 71ms 和 3588Wm240m 高度的平均风速和风功率密度分别为67ms 和 3034Wm210m 高度的平均风速和风功率密度分别为 56ms 和 1832Wm2 风功率密度等级 3 级风能资源较好具有一定开发价值从年内变化参见表 2-6看测风塔各高

46、度 11 月份风速和风功率密度最大9 月份风速和风功率密度最小风能资源具有较为明显的年内变化由于测风数据 未满一年参照蓬莱气象站风速的季节变化趋势 图 2-3 冬春季风最大秋季风 次之夏季风最小风速风功率密度日变化为夜间较大白天较小下午 15-17 时最小参见表 2-7 和图 2-5表 2-6 测风塔不同高度风速风功率密度年内变化度wm240m11113340368930072840303410m79321251959203713711832风功率密70m 高度40m 高度10m 高度图 2-5 测风塔不同高度平均风速和风功率密度日变化表 2-7测风塔不同高度风速风功率密度日变化小时00010

47、2030405060708091011风速ms70m77767776767574717068676540m72717271717169666665656410m595959585859565555555554风功率密度wm270m42464201423242374202420337983467349531793086289840m34763462346835183503358431612890300128222817269410m197120622124208420292177185117951888181918671751小时121314151617181920212223风速ms70m67

48、676766656669727374767740m66656665626265676869717210m565556555151535454555758风功率密度wm270m31532993319130002720272331233447373040494446432740m29822788297327242329222125272714291331743536355610m1997186819861837145912791383148315681732199719812442 风速和风能频率分布测风塔不同高度风速频率分布和各风速区间风能频率分布如表 2-8 和表 2-9 所示各高度风速和风能

49、频率分布图如图 2-6 所示表中测风塔 70m 高度小时 平均风速主要分布在 3ms10ms 风速区间频率之和为 7288风能主要分 布在 6ms15ms 风速区间频率之和为 867440m 高度小时平均风速主要分 布在 2ms10ms 风速区间频率之和为 8246风能主要分布在 7ms15ms 风速区间频率之和为 826310m 高度小时平均风速主要分布在 1ms9ms 风速区间频率之和为 8903风能主要分布在 5ms13ms 风速区间频率 之和为 8251表 2-8测风塔不同高度风速频率分布风速 v11v22v33v44v55v66v77v88v99v10频率70m11082608582

50、47574918212219132551082512147768140m1000282266818289110401325514184123269861682410m121556091125412862142191582714184903960383751风速 v10v1111v1212v1313v1414v1515v1616v1717v1818v19 19频率70m596638233573192912500572032201070036040m496638232179142907500357010700710036010m2501150109650500039300710036003600表

51、 2-9测风塔不同高度风能频率分布风速 v11v22v33v44v55v66v77v88v99v10频率70m00010020018206031512355163577911128141135040m000100250251078921534619813910769123751188810m00020090066319584594911913346128351243710964风速 v10v1111v1212v1313v1414v1515v1616v1717v1818v19 19频率70m11692997211920817765453571247709480399040m11802118988

52、538721746142777093207410472010m975677256329415139940900050806290070m 高度40m 高度10m 高度图 2-6测风塔各高度代表年风速和风功率密度频率分布图2443 风向频率和风能密度的方向分布从表 2-10 和图 2-7-图 2-8 中可以看到风电场区域测风塔各个高度的主导 风向都不明显风能密度频率较大方向为 SSW-SW 及 WNW-NW由于风电场测风数 据只有 4 个月不满一年因此风向频率和风能密度方向分布不具代表性参照 蓬莱气象站风向频率分布本风场主导方向为 SSW表 2-10测风塔不同高度风向和风能方向分布扇区项目NNN

53、ENEENEEESESESSE风向70m1008763214542141040m4537114656444151310m9775532549401413风能70m928139061109020240m4523125411909020310m1427280821130302扇区SSSWSWWSWWWNWNWNNW项目风向70m2089112468298809340m1980128618196776110m28114905887897991风能70m1415717927661211019340m1413221033631241055210m2023014340961701266070m 高度40m

54、 高度10m 高度图 2-7测风塔不同高度风向玫瑰图70m 高度40m 高度10m 高度2444 风切变指数图 2-8测风塔不同高度风能玫瑰图风速随高度变化的是幂指数律形式如下 v z 2 2 式中 风切变指数 v1 z1 v2 高度 z2 处的风速msv1 高度 z1 处的风速ms风切变是指风速在垂直于风向平面内的变化风切变指数的计算公式如下 lg v2 v1 lg z2 z1 表 2-11 为不同高度之间的风切变指数可见不同高度风切变指数在00990140 之间平均风切变指数为 0123表 2-11不同高度间风速切变指数10m40m70m70m01280099-40m0140-根据平均风切

55、变指数由 70m 风速推算出80m 高度平均风速为 725ms90m 高度平均风速为 736 ms2445 湍流强度 湍流强度是评价气流稳定程度的指标大气湍流强度与地形地表粗糙度和影响的天气系统类型等因素有关湍流强度的计算公式为某时距本文取 10 min的脉动风速标准方差与平均 风速的比值用同一组测量数据和规定的周期进行计算10min 湍流强度的计算 公式为式中 IT 湍流强度IT V 10min 风速标准偏差msV 10min 平均风速ms 由于轴式风速仪通常只能测量水平风速故由此计算的湍流强度值即为水平方向的湍流强度其中平均风速时距为 10min各高度的平均湍流强度在 01030181 之

56、间风速在 145V 155ms 条 件下各高度平均湍流强度在 01050151 之间风速155ms 时各高度湍流 强度在 01000131 之间从 70m 高度来看风速在 145V 155ms 条件下 的湍流强度为 0105按照 IEC 标准风电场湍流类别属于 C 类012表 2-12各高度平均湍流强度风速 高度平均V 30ms145 V 155msV 155ms10m018101510151013140m011901050117010970m01030090010501002446 全年有效风速小时数测风塔 70m 高度 325ms425ms525ms 的有效风速小时数为 2554 小时23

57、43 小时和 2095 小时与全年小时数的比值分别为 912937748测风塔 70m 高度风速均小于 20ms因此风电场可以选用切出风速为 20ms的风机类型表 2-13测风塔不同高度有效风速小时数风速段3254255252025总数有效小时数70m2554234320950279940m2533230520030279910m23281967158202799频率70m912837748040m905824716010m83270356502447 各高度风速频率 Weibull 分布通过对测风塔不同高度数据进行计算得到相应的 Weibull 分布曲线 A 值和k 值如表 2-15 所示各

58、高度的 Weibull 分布曲线如图 2-9 所示 表 2-15 测风塔不同高度 Weibull 分布参数高度A 值K 值70m8123940m7723810m6422170m 高度40m 高度10m 高度图 2-9测风塔各高度 Weibull 分布曲线2448 50 年一遇最大风速 由于投资方未能提供气象站多年最大风速的时间序列故暂时不做 50 年一遇最大风速的计算25 风电场风能资源评价结论通过对风电场 2009 年 9 月至今的测风数据进行分析处理推算了风场内各 高度的风能要素以 0002测风塔为代表的风电场场址风能资源初步评价结论如 下10002测风塔 10m40m70m 高度的平均风速分别为 56ms67ms71ms相应的风功率密度分别为 1832Wm23034Wm23588Wm2根据风电场风能资源评估方法GBT18710-2002提供的标准可以判断本风电场风功率密度等级接近 3 级风能资源比较丰富具有较好的开发价值2本风电场区风向和风能密度分布方向基本