山地风电场风电机组优化选型探讨

陈荣盛

【摘 要】与平原地区风电场采用单一机型不同,山地风电场风电机组选型因风电场地形、风况等较复杂,往往需要综合考虑各因素,需对每个机位进行较为精细的分析研究后确定.本文通过分析山地风电场普遍存在的复杂工况,根据IEC61400-1风力发电机组设计要求,分析山地风电场风电机组优化选型,并以实际工程举例分析,以提供参考.

【期刊名称】《现代制造技术与装备》 【年(卷),期】2017(000)011 【总页数】2页(P39-40)

【关键词】山地风电场;机组选型;安全等级;最大风速;湍流强度 【作 者】陈荣盛

【作者单位】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,成都 610072 【正文语种】中 文

风电场进行风电机组选型设计时，常通过根据IEC61400-1风力发电机组设计要求确定风电场所选用风电机组。风电机组等级基本参数如表1所示，主要包括年平均风速、极端风速、湍流强度等指标。

山地风电场地形往往比较复杂，山脊的走向、起伏均会对风资源分布产生影响。通常来说，同一地区山脊海拔越高，风速往往也会更高。因此，对海拔梯度较大的风电场进行风机选型时，需要注意风电场风速变化选择合适机组。也就是说，在同一

风电场，因海拔高度不一样、风速不同，机型安全等级选择也不同。风电场机组选型应进行差异化选型。

以四川凉山州盐源县某风电场为例，风电场南北场约6km，海拔从北至南逐渐降低，北部海拔为4170m，风速为7.2m/s，南部海拔为3699m，风速为5.0m/s，高差约500m，风速相差较大。风电场风速随海拔变化（WT风速模拟图），如图1所示。该风电场在北部区域选择安全等级较高叶片较短机组；南部风速低，选组安全等级较低、叶片较长的低风速机组。

湍流强度是用于度量相对于风速平均值而起伏的湍流的强弱。根据IEC61400-1风力发电机组设计要求，通常在机组选型时，根据风电场测风塔测风数据计算风电场湍流强度Iref。但是，风电场实际湍流受风电机组运行尾流相互影响等，导致风电场湍流增强。在部分区域受地形影响，湍流强度甚至会提高等级。因此，不能片面以某测风塔统计数据作为风电场机组选型的参考依据，而应该根据风电场各不同区域位置实际湍流强度进行机组选型。

以四川省凉山州盐源县某一风电场为例，规模为50MW风电场布置25台风电机组，根据风电场内测风塔数据统计，风电场15m/s风速段湍流强度如表2所示。由表2看出，风电场湍流强度在0.1078～0.1426，属于中等湍流强度。

根据风电场的测风数据及机组排布，对风电场布置的各个机位进行湍流强度进行模拟推算，推算结果如表3所示。可见，风电场大部分机位湍流强度在A类以下，但仍有部分机位机位在A类以上。对于湍流强度较高的机位，需采用设计强度更高的风电机组。

1.3 极端风速风电场机组选型极端风速主要考虑50年一遇最大风速。通常，风电场50年一遇最大风速按年平均风速的5倍考虑，并以此为依据选择风电机组安全等级。但是，在实际工程设计中，往往需要根据不同机位实际风速，对风电场各个机位进行评估后确定。

以四川省凉山州普格县某风电场为例，风电场共60台单机容量2.5MW风机。根据测风塔90m高度测风数据进行评估，50年一遇最大风速为38.57m/s，大于37.5m/s，小于42.5m/s。根据IEC61400-1，应选用安全等级Ⅱ类及以上风电机组。但是，设计过程中，考虑本风电场规模较大，场址区域较广，需对所有机位进行分析。利用CFD软件WT对风电场的各个机位点进行50年一遇最大风速计算分析，结果如图2所示，全场仅9个机位安全等级为Ⅱ类（图2方框内机位），其余均为Ⅲ类。因此，在进行机组选型时，在安全等级为Ⅲ类机位选择叶片较长机组，以增加发电量。

（1）山地风电场进行风电机组选型时不能一概而论，而应针对风电特殊条件和具体分析，优化选型。

（2）山地风电场风速随海拔增高而有所增加，海拔高程变化较大的风电场，需根据不同区域风资源进行机组选型。

（3）山地风电场因地形复杂，各区域位置湍流强度会有所不同。进行风电机组选型时，应分析各区域湍流情况进行精细化机组选型，避免后期风电机组运行时因湍流过大而停机、损毁。

（4）山地风电场极端风速与风电场地形、海拔有密切关系，在进行机组选型设计时，要注意考虑上述因素的影响，合理选取。

【相关文献】

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