1、 风力发电场新建工程可行性研究报告 目 录1 总的部分. 12 场址选择. 83 风资源分析. 104 工程地质. 195 风力发电机组选型和布置. 196 电气部分 . 427 土建部分. 478 消防设计9 环境保护和水土保持设计及社会影响评价 4910 风电场规划土地利用情况11 施工组织设计. 5412 劳动安全卫生13 工程投资估算. 5714 财务评价. 6715 附件:. 92 16 附图:. 93 1总的部分1.1发展风力发电的可行性与必要性 #省是我国的重工业基地,也是能源消耗大省,长期以来,由于能源短缺制约了工农业的发展。东北电网是以火力发电为主电源的电网。大量的火力发电不
2、仅受到燃料短缺的制约,而且也受运输条件的限制。从长远战略出发,开发利用风能资源,作为常规能源的补充能源是十分必要的。 风能是一种洁净的可再生的一次能源。风力发电是一种不消耗矿物质能源、不污染环境、建设周期短、建设规模灵活。具有良好的社会效益和经济效益的新能源项目。随着人们对环境保护意识的增强,以及国家有关部门对风力发电工程项目在政策方面的扶持,风力发电在我国得到了迅猛发展。而辽北地区是我省风能资源最为丰富的地区之一,风速大,风向稳定,而且大部分地区地势平坦、开阔。适合于大规模开发、安装风力发电机组。风力发电在该地区具有较好的发展前景。该地区风能资源丰富,且风能大多集中在春冬两季,此时也恰为年用
3、电高峰期。风力发电可以与火电、水电互补起到年调峰的作用。因此,建设#风力发电场不仅具有较好经济效益,同时也具有显著的社会效益。1.2 项目背景1.2.1 近几年来,随着风力发电工程项目的建设和发展,以及国家有关部门出台的一些对风力发电的优惠政策,极大的促进了风力发电机组的国产化工作的步伐,目前已有新疆金风科技股份有限公司、西安维德风电设备有限公司、浙江运达股份有限公司等多家公司与国外公司合作、合资及自主开发生产大型风力发电机组。同时,随着大型风力发电机组制造技术的日渐成熟,进口机组的价格也有了明显的下降。根据国家发改能源*1204号国家发展改革委关于风电建设管理有关要求的通知风电设备国产化率要
4、达到70%以上的要求,本期工程安装拟安装*金风风电有限公司生产的750千瓦风力发电机组66台,装机容量为49500千瓦。本期工程除由中国*电器集团有限公司自筹资金(总投资的20%)外,其余部分资金采用国内贷款。1.2.2 建设单位概况中国*电器集团有限公司创立于1986年,其前身为*县*开关厂。*集团现有员工1300人,其中各类工程、技术人员320余人。企业主要生产40.5kV及以下成套开关设备、配电自动化开关及终端装置、风力发电、高压元件、仪器仪表、低压电器等9大类48个系列、100 多个品种、500多种规格的产品,公司于2002年3月与新疆金风公司合作,共同引进开发生产大型风电机组,具有技
5、术先进、结构新颖、安全可靠、造价低廉,适合我国国情的特点,达到效率高、运行平稳和使用寿命长等优点。1.3 工程概况1.3.1 设计依据a) 我院与中国*电器集团有限公司签定的“*风力发电场新建工程可行性研究设计合同”。b) 风电场风能资源评估方法。c)风电场工程可行性研究报告编制办法。d) 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。1.3.2工程编号:21- Q224 K11.3.3建设单位:中国*电器集团有限公司1.3.4建设规模:本期及最终工程装机容量为49500千瓦1.4主要设计原则1.4.1 概述*风电场场址位于*市西南的高力沟、四家子村附近,场址距距*市区约9公里。该风场处
6、于*市西部的山丘地带,场区范围内平均海拔高度为180-260米。风电场行风方向为地形起伏平缓的山丘地,场区范围内均为荒地、山坡地或林地。场区规划面积为28平方公里。在*风电场安装了50米高的测风塔和10米高的测风杆,并分别进行了10米、30米和50三个不同高度的实际测风工作,实测测风塔10米高度处年平均风速为5.5米/秒,有效风能密度为302.6瓦/平方米。通过实际测风结果可知,该风场风资源丰富,具备建设大型风电场资源条件。本期工程在*风电场场址处共安装750千瓦风力发电机组66台,装机容量为49500千瓦。1.4.2 风能资源根据风电场的建设需要,从2003年9月开始在*风电场安装了50米高
7、的测风塔和10米高的测风杆,并分别进行了10米、30米和50三个不同高度的实际测风工作,并已收集到了24个月的测风数据。根据实际测风结果可知,*风电场测风塔10米高度处年平均风速为5.5米/秒,50米高度处年平均风速为6.7米/秒。且季风特性明显;其冬季盛行偏西北风,夏季盛行偏西南风,10米高度处年有效风能密度为302.6瓦/平方米,50米高度处年有效风能密度为392.0瓦/平方米。风向分布:风电场以N风为主导风向,出现频率在17.9-27.9%之间,两测点各高度处的次多风向均为SW风,出现频率为15.7-18.6%。风能分布: SW为主导风能量方向,占26.9-40.6%;。N、SSW为能量
8、偏多能量风向三个风向的风能占总能量的70%以上。因此,该风电场风能资源丰富、稳定。具有较好的开发条件。1.4.3 工程地质a) 拟建场区稳定性评价*风力发电场位于*市*镇西南部丘陵区,城子村周围低矮丘陵的山顶上,升压站位于城子村的东北部。构造运动活动不明显,主要以整体间歇性上升为主。因此该拟建场地区域构造稳定。b) 场区工程地质条件 拟建场地宏观上地形起伏较大,从地貌上看属于丘陵地貌。地形开阔,地层结构清楚,适宜建筑。 1 层耕土:灰褐色至黄褐色,松散,含植物根,厚度0.400.60米。2 层砂质粘土:以黄褐色为主,可塑,中等干强度,无摇震反应,中等韧性,厚度1.70m左右,Fak=170kp
9、a。3 层强风化闪长岩:浅灰色呈灰白色,中粗粒片麻状闪长岩,见大量风化裂隙,结构面复杂,岩石坚硬。Fak=350kpa。4 层全风化二长花岗岩:灰黄色,长石已基本风化为粘土,见有植物根,厚度0-0.80 m,Fak=250kpa。评估区岩性较单一,地质构造简单,风机及简易路所在处岩土力学性质良好,无软弱夹层。 根据地质灾害危险性评估:评估区现状未见地质灾害,拟建工程建设本身不可能直接诱发、加剧地质灾害的发生。c) 拟建场地地基土标准冻为1.40米。d) 评估区地处地震动加速度为0.05g和地震动反应谱特征周期为0.35s的区域,地震烈度为烈度区。1.4.4 风力发电机组选型、布置及发电量计算a
10、) 风力发电机组选型5.1 风力发电机组选型根据测风资料:*风电场年平均风速高,主导风向稳定,属于典型的季风气候特征,该风电场风能贮量大,具有良好的风能资源优势。同时由于场址处地质条件好,地势起伏平缓,交通运输及安装条件优越。具备建设大型风电场的条件。 根据风机选型比较结果及*风力发电场场址处的风资源条件及地形特点,本期工程拟安装*金风风电有限公司组装的单机容量为750千瓦的风力发电机组b) 风力发电机组排列及发电量计算5.2 风力发电机机组排列根据*风力发电场场址处的实际测风资料分析可知,该风力发电场以N风为主导风向,出现频率为17.9-27.9%,SW风为次多风向,出现频率为15.7-18
11、.6%。且冬季盛行北风及偏北风,夏季盛行偏南风,其主导风向明显。从风场能量分析情况看,各高度均以SW风的能量所占比例最大,占26.9-40.6%;次多能量风为SSW和N风。三个能量偏多能量风向占总能量的70%左右。应以风力发电场主导风向及主导能量方向来确定排列方向。而风力发电机机组之间的间距和排距,应综合考虑风力发电场场地条件、风资源特性以及风力发电机之间尾流影响等条件。通过技术经济比较后确定。由于*风力发电场场址处为多个山丘及偏东西走向的山梁形成的丘陵场地,因此,在风力发电机布机时主要是根据场区地形的变化特点,将风力发电机排布在山梁的高处,并适当考虑风力发电机之间排布的影响,本期工程安装风力
12、发电机间距按(4-5)D(D为风轮直径),风力发电机排距按(7-8)D进行设计。即风力发电机间距约200-250米,风力发电机排距约350-400米。经过WASP软件进行了发电量的计算。本期工程安装66台S50/750型风力发电机组的年上网电量为9991.4万度。平均单台机组年上网电量为151.3万度。折合满容量运行小时数为2018小时,容量系数为0.23。1.4.5 电气部分a) 电力系统部分*风电场场址位于*市西南高力沟村附近,地处铁岭地区电网本期工程在*风力发电场安装66台750千瓦风力发电机组,总装机容量为49500千瓦。根据*地区电网现状及风电场厂址位置、本期装机容量,兼顾地区规划网
13、架,风电场本期接网方案为新建一回从*风电场升压站到66kV跃进变电所66kV母线的66kV线路,线路全长7.4千米,导线型号为LGJ-240。b) 66千伏升压站。1) 建设规模升压站内新建25000千伏安主变压器2台。本期建设66千伏出线间隔1个,最终出线2回。10千伏本期出线10回,最终出线10回。2) 电气主接线66千伏采用单母线接线,10千伏采用单母线分段接线,风力发电机组采用扩大单元接线。3) 配电装置及总平面布置66千伏屋外配电装置为水泥杆钢横梁,普通中型布置。10千伏屋内配电装置采用KYNZ-12系列金属铠装中置式高压开关柜。主变压器布置在66千伏和10千伏配电装置之间,屋外布置
14、。4)继电保护本期工程在66千伏线路装设一套微机型距离保护装置,主变保护配置一面微型机保护柜,10千伏出线、电容器、所用变均采用微机型保护测控装置。5)通信部分调度关系:根据风力发电场所在地理位置,该风力发电场应由*供电公司地调负责调度指挥。通信通道:在66千伏线路上建1路12芯OPGW光缆通道,作为调度和远动信息的传送通道。6)远动部分 *风力发电场升压站配置一套计算机监控系统,实现对全所信息的采集、处理与监视控制。完成事件记录及事故告警等功能c) 风机组合供电设备配置及联网线路单台风力发电机均采用一机一变的方式升压。综合考虑风力发电机组的超发能力以及变压器的过载能力,750千瓦风机配1台S
15、9-850/10,10/0.7KV型变压器。场区内供电线路全部采用架空绝缘线路。其中由升压站至箱式变电站回路干线选用LGJ-185 ;分支回路选用LGJ-120和LGJ-70型架空绝缘导线。由架空绝缘导线路至箱式变电站之间采用一根YJV-22 350 8.7/15kV型交联聚乙烯绝缘电缆,由变压器至风机之间采用一根VV22-3300和一根VV22-3300+1120聚乙烯绝缘及护套电缆并列敷设。高低压电缆线路均采用直埋敷设。1.4.6 土建部分a) 升压站1) 新建主控制楼一座(二层),其建筑面积507.5平方米,体积2200立方米;新建10千伏室内配电装置室一座(一层),建筑面积198.25
16、平方米,体积为1100立方米。新建附属建筑一座(一层)为砖混结构,其建筑面积187.15平方米,体积1300立方米。主控制楼、10千伏室内配电装置室及附属建筑均采用砖混结构毛石基础。2) 66千伏构支架及基础部分:66千伏构配电装置采用普通中型布置,构支架柱采用钢筋混凝土杆钢横梁。基础均为C20钢筋混凝土独立式基础。3) 采暖通风主控制楼:采暖设备采用辐射电暖器,主控制室、会议室采用分体柜式空调器。附属建筑:采暖设备采用中温辐射器。4) 给排水部分: 给水水源为在场内打深井一眼,设备选用深井潜水泵,给水经全自动量子净化器过滤处理后,再由变频调速给水设备向场内建筑物供水。由于场内生活污水无处排放
17、,故场内生活污水经化粪池沉淀处理后排至渗水井内。b) 场区性建筑为便于风力发电机安装检修及运行维护,在每排风机前修建4.5米宽砂石路,并分别与进场公路相连,以形成畅通的安装、检修、运输通道。本期工程共需修建4.5米宽砂石路35公里。风力发电机基础型式为:独立式钢筋混凝土结构。箱式变电站采用内空腔混凝土结构。1.4.7 消防设计主变压器灭火装置:在变压器附近配置适量的推车式和手提式磷酸氨盐灭火器,以用于主变压器的外部防火需要。升压站内化学灭火设计:主控楼火灾危险性为戊类,监控室、保护屏室内均选用灭火后不会引起污损的CO2灭火器。其它电气设备的灭火,均选用手提式磷酸氨盐灭火器风力发电组灭火设计:在
18、每台风力发电机塔筒内设置1台手提式磷酸氨盐灭火器。 1.4.8 环境保护和水土保持设计及社会影响评价a) 节能及环保效应风能是一种可再生的、清洁的能源。按*风力发电场本期工程安装风力发电机49500千瓦,年上网电量为9991.4万度,与燃煤的火电相比,每年可为国家节约标煤36763吨。相应每年可减少向大气排放有害气体及废渣:二氧化硫::1096吨,一氧化碳9.2吨,二氧化碳95798吨b) 风力发电场污染防治措施风力发电场内的升压站建筑采暖,热源采用智能型电暖器,无废气和灰渣排放。风力发电机组布置在距周围村庄200米以外,以降低噪声影响。c) 施工期环境影响及保护措施由于场址地处丘陵地区,在施
19、工中要尽量从减少原有植被扰动的角度考虑选择施工机械,制定施工期的环境管理监控计划,严格限定施工场地和运输路线,防止施工作业活动破坏生态环境。对施工中可能造成土地碎裂的地方,要有相关的技术措施。以减少破碎化的程度。埋设电缆线路时需将表层土壤单独存放,以用于回填覆盖。施工后在道路两侧及升压站内进行绿化,在风机基础周围对坡面进行平整,同时恢复原有植被,防止水土流失。d) 社会影响评价 *风力发电场的建设,能够带动当地旅游业的发展 按*风力发电场远期规模建成后,将成为一处南北长约7公里,东西宽约4公里的风力发电机群。将成为当地的一个高科技、绿色能源基地,成为一个独具特色的旅游观赏景点。*风力发电场的建
20、设,有利于增加当地就业机会,增加税收,带动地区经济的发展。风力发电是新能源项目,符合国家能源产业政策的发展要求。有利于促进风力发电机组及部件的国产化,加快我国风力发电事业的发展。因此,建设*风力发电场不仅具有较好经济效益,同时也具有显著的社会效益。1.4.9 施工组织设计a) 机构编制及人员培训*风力发电场隶属于*风能开发有限公司。按照本期工程安装机组的数量,暂按30人编制.b) 施工组织及进度*风力发电场地处*市西北部地区,靠近公路,交通运输方便,本期工程安装750千瓦风力发电机66台,涉及到的主要工程量有:风力发电机基础、变压器基础,风力发电机及变压器组设备的安装调试。66千伏线路及变电所
21、的建设。风力发电机及箱式变电站基础。场区10千伏电缆线路施工。风力发电机安装调试期:预计本期工程总工期为12个月c) 施工设备、施工条件 施工设备66千伏升压站及66千伏线路,备有一台20吨吊车即可进行完成土建及设备安装工作。本风电场的风力发电机组及塔筒均在浙江温州生产。须用大型平板车将集装箱运至*风电场。 预计需要大型施工机械:35吨吊车:1台50吨吊车:1台200吨履带吊车:1台d) 施工条件目前县级公路在场区附近通过,施工材料及设备运输条件较好,从城子村的农电线路接引出1条10千伏线路,作为临时施工电源,在场区内打2个深井和利用升压站内的生活用水(深井泵房)作为施工水源。1.4.10 劳
22、动安全卫生措施a) 防火防爆 根据变电所生产运行和总平面布置,将所区划分为生产区和所前设施区两大部分。变电所设有一个出入口均能满足消防要求,所内生产区和所前设施区均设有道路,主通道形成环状。消防车可顺利通行并到达各建筑物附近。本工程主控楼、主变场地及开关场等均设有化学灭火设备。上述设计能够保证变电所的防火防爆措施的有效值。根据风力发电机组分散安装的特点,在每台风机的塔筒内配备1套化学灭火设备。b) 防毒防化学伤害本工程对蓄电池室易产生挥发腐蚀物质的工作场所,设计均采用机械送风、机械排风。c) 防电伤防机械伤害和其他伤害变电所布置在野外空旷地域,因此变电所设计过程中,采取严格的防雷接地系统;防雷
23、采用了避雷针和避雷器。为检修安全的需要隔离开关设置了接地刀闸。d) 防暑防寒凡所内有人值班、办公、生活的房间及工艺设备需要采暖的房间,均设置了采暖设施。监控室室、保护屏室均设置空调。e) 防高空作业跌落事故由于风力发电机组轮毂高度为50米,风机塔筒的组装,机舱、风轮吊装及机组的调试等均为高空作业。因此,施工时必须做好施工作业指导书和施工组织措施,确保施工作业的安全。 1.4.11 工程设计概算a) 概述*风力发电场新建工程建设规模为66台750千瓦风力发电机组及相应的配套设施, 工程总投资为43865万元, 其中风力发电场工程静态投资42817万元、单位投资8650元/千瓦,风力发电场工程动态
24、投资43865万元、单位投资8862元/千瓦。b) 编制依据依据国家发展和改革委员会办公厅文件,发改办能源(*)899号文国家发展和改革委员会办公厅关于印发风电场工程前期工作有关规定的通知附件一风电场工程可行性研究报告编制办法、附件二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。c) 定额定额采用国家经贸委2002年15号文颁发的电力建设工程概算定额, 中国电力企业联合会中电联技经2002年48号文颁发的电力建设工程调试定额。1.4.12 财务评价a) 资金筹措经济评价总投资(不含建贷利息和流动资金)为42817万元, 注册资本金按20%计列, 其余部分投资按贷款考虑, 贷款年率利为6.
25、12%。b) 清偿能力分析贷款按10年偿还锁定计算。还贷资金主要包括还贷折旧和还贷利润。通过资产负债的计算,表明该项目在整个计算期内资产负债率较低、偿债能力较强。c) 盈利能力分析通过现金流量(项目投资)的计算财务内部收益率8.70%大于电力行业基准收益率8, 财务净现值1920万元, 投资回收期9.8年。 根据损益表的计算,按10年偿还全部贷款后投资利润率为5.27%、投资利税率为6.43%、资本金利润率为26.98%。1.5 结论*风力发电场,风能资源丰富,外部交通及电网联网条件较好,具备建设大型风力发电场的条件。根据测算分析,该项目的各项主要经济评价指标(全部投资)均能够满足电力行业的要
26、求,该项目是可行的。 风力发电工程是一个一次性投资很大, 但运行成本很低,无污染,不消耗矿物质能源的洁净的新能源项目, 具有很好的社会效益和经济效益,因此,建议抓紧该项目的立项及建设。附表1.1:风力发电工程特性表 表1.1 风力发电工程特性表序号及名称单位数量备注一、风力发电场场址名称:*风力发电场新建工程 海拔高度:米180-260 经度12330 纬度4225二、风资源 1、年平均风速(10米高度)米/秒5.5 2、有效风能密度(10米高度)瓦/平方米302.6 3、盛行风向N 4、盛行风比率26%三、主要设备1、风力发电机组 台数台66 型号S50-750 额定功率千瓦750 叶片数量
27、个3 风轮直径米50 扫风面积平方米1964 风轮转数转/分钟22 切入风速米3 切除风速米25 额定风速米13 轮毂高度米50 发电机额定容量千瓦750 额定电压伏690 额定电流安培640 额定频率赫兹50 极数4 额定功率因数从0.982、升压供电设备 S9-800/10台663、输电线路 电压千伏66 回路数回2 输电目的地至220千伏*变电所 线路长度公里154 场内10千伏电缆线路公里41.35 0.7千伏电缆工程: VV22-3*300公里3.3四、土建工程1、中央控制建筑物 型式砖混结构 地基特征条形基础 面积/层数平方米/层705/22、风力发电机基础 数量个66 型式钢筋混
28、凝土 体积立方米1983、工程永久占地 升压站亩8.32 风力发电机组亩23.4 变压器组亩3 道路亩315五、施工1、主体工程数量明挖土方立方米91808填筑土方立方米78740混凝土及钢筋混凝土立方米130682、主要建筑材料 木材立方米1825 水泥立方米4043 钢材吨19003、新建公路砂石路公里354、施工期限总工期月12安装调试月5六、经济指标1、静态总投资(编制年)万元428172、总投资万元43865 机电设备及安装工程万元33847 建筑工程万元3368 基本预备费万元1221 其它费用万元3485 接入系统万元896 建设期贷款利息万元10483、综合经济指标风电场单位千
29、瓦投资元/千瓦8862上网电量千瓦时9991.4单位电度投资元/千瓦时0.219发电成本元/千瓦时0.362平均上网电价(不含增值税) 元/千瓦时0.599财务内部收益率(项目投资)%8.7财务内部收益率(资本金)%10.63总投资利润率%5.27总投资利税率%6.43投资回收期年9.8资产负债率27.272场址选择2.1 风电场场址*风电场场址位于*市西南的高力沟、四家子村附近,场址距距*市区约9公里。该风场处于*市西部的山丘地带,场区范围内平均海拔高度为180-260米。风电场行风方向为地形起伏平缓的山丘地,场区范围内均为荒地、山坡地或林地。规划场区范围北至验尸场,西至四家子村西侧山梁,东
30、至大树林子村、小树林子村西侧山梁,南至段家沟村北侧山梁。规划场区南北长约7公里,东西宽约4公里。场区规划面积为28平方公里。在由于其特定的地理位置和特殊有利的地形条件,对流经该风电场的风具有明显的加速作用,因而风场风资源丰富。为开发*地区风能资源,从2003年9月开始在*地区安装了50米高的测风塔和10米高的测风杆,并分别进行了10米、30米和50三个不同高度的实际测风工作,并已收集到了24个月的测风数据。场址中心处于东经12330,北纬4225。实测10米高度处年平均风速为6.4米/秒,有效风能密度为481.9瓦/平方米。且风向比较稳定,盛行风向为北风,次多风向为偏南风,风电场风资源分布特点
31、表现为冬春两季风盛。风场年平均雷电次数为32天,平均沙尘暴、扬沙、吹雪、冰雹等不利自然因素的发生次数均小于5天。通过实际测风结果可知,该风场风资源丰富,具备建设大型风电场资源条件,是*地区较理想的风电场场址之一。本期工程在*风电场场址处共安装750千瓦风力发电机组66台,装机容量为49500千瓦。2.2 交通运输、联网条件 *风电场场址位于*市西南高力沟、四家子村附近,距*市区约9公里,职工生活方便。现有县级公路在场址附近通过。场址处具备大件设备的安装、运输条件。本期工程采购的风力发电机组及塔筒,在浙江温州组装,设备可通过浙江至南京高速公路再通过京沪高速公路沈山高速公路沈法公路法库至*公路及县
32、级公路将设备运抵现场。能够满足运输大型机组及电气设备的要求。风力发电机组及塔筒国内公路运输距离约2200公里。按照*风力发电场远期发展规划,总装机容量为49500千瓦。经技术经济比较,该风力发电场需通过66千伏系统向地区电网供电。由于本期工程安装49500千瓦的风力发电机组,因此,需在风电场内建设一座66千伏升压站,及66千伏线路(采用LGJ-240导线),通过220千伏*变电所联网。目前县级公路已修建至场址附近,场址处距*市区约9公里。综上所述*风电场具备建设大型风电场的资源条件和良好的外部条件,经现场踏勘,本期工程安装的风力发电机组均布置于规划场区内的山梁上。风力发电机组安装位置详见“风机
33、安装布置图”。3风资源分析*风电场位于铁岭*市高力沟村南北两侧的丘陵地带,地理座标东经123 30,北纬4225。该场址是#省电力有限公司组织有关专家和领导经过多次实地考察,综合考虑了地形、气候、地质等自然条件和道路、电网、土地利用状况等社会条件之后选定的风电场场址。为详细掌握风电场的风能资源,#省电力有限公司综合计划部委托#省气象能源开发应用研究所承担该风电场场址的风能资源实测与分析工作。场址的测风从2003年9月28日开始,至2004年9月30日,完成了一个年度的测风工作。根据风电场建设需要,又从2004年10月1日至*年9月30日进行了第二年度测风资料的采集。本报告将对风电场所在地区的气
34、候概况、场址风能资源实测状况进行分析和评价。3.1 气候概况与测风背景位于*风电场西北方向约11km处的法库县气象站是距风电场最近的气象站,其地理座标为123 24E,北纬42 30N,是风电场附近的长期气象观测站。这里将以法库县气象站的气象观测数据为代表分析风电场附近地区的气候概况与测风背景。3.1.1 气候概况风电场附近地区属辽河平原北部低丘地带,靠近内蒙和吉林省,位于我国 “三北”风带上,是风能资源丰富的地区之一。该地区常年多风,适合风能资源开发利用,并尤以春季风速大。从法库县气象站累年平均风速看(表3.1),该地区年平均风速为4.0m/s,4月风速最大,达到5.5m/s;8月风速最小,
35、为3.0m/s。SSE风是该地区的主导风向(表3.2),SSW、S风次之,可以说,偏南风是这里的明显优势风向。表3.1 法库县气象站累年(19712000)平均风速(m/s)月份123456789101112年风速3.33.64.55.55.34.33.53.03.13.94.03.54.0表3.2 法库县气象站多年平均风向频率(%)风向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC频率5.38.36.82.91.00.70.830.317.423.18.43.22.02.83.37.53.6风电场处于北温带半湿润大陆性气候区,受季风影响,夏热多雨、温差较大、日照充
36、足、四季分明。由表3.3可见,法库地区的年平均气温为7.1,年平均气压为1004.7hPa,年平均相对湿度为63%。表3.3 法库县气象站累年(19712000)各月气温、气压、相对湿度值要素123456789101112年气温()-12.6-8.5-0.39.116.221.223.722.416.38.4-1.4-9.47.1气压(hPa)1014.71012.71008.61001.6997.7994.2993.2996.71002.71008.21012.11014.01004.7相对湿度(%)59545051536781817263616063法库地区的其它相关气象要素情况如下: 极
37、端最高气温37.5,极端最低气温-30.5 年平均降水量597.2mm 年平均水汽压9.1hPa 年平均雷暴日数32天,最多48天,最少19天 1971-2000年间最大风速为25.0m/s 50年一遇10分钟平均最大风速为29.3m/s图3-1 法库县气象站19712004年逐年平均风速变化直方图1.2 测风背景分析图3-1是法库县气象站19712004年的历年年平均风速变化图。可以看出,30多年来该地的风速基本呈现“高-低-高-低”的阶段性变化,且19962003年的8年是明显风速偏大的阶段(均超过4.0m/s)。其中,1996年风速最大,达到4.7m/s;2004年风速最小,仅为3.1m
38、/s。表4也列出19712004年的逐年平均风速。表3.4 法库县气象站19712004年的历年年平均风速(m/s)年风速年风速年风速年风速19714.319804.419893.719984.619724.219814.119903.719994.419733.819824.119913.620004.219743.919833.919923.320014.319753.919843.719933.220024.419763.919853.819943.420034.419773.919863.619953.720043.119784.219874.319964.719794.319883.
39、619974.6表3.5是测风期间法库县气象站各月及年平均风速。从中可以看出,测风期间两个年度的平均风速均为3.2 m/s,小于多年平均风速,而且第二个年度的风速更小。表明风电场测风期间是在年平均风速明显小于多年平均风速的气候背景下进行的。表3.5 法库县气象站2003.10*.9各月平均风速(m/s)月 份101112123456789年2003.102004.94.34.73.72.43.84.04.24.23.22.62.12.63.52004.10*.93.22.72.12.42.43.94.43.63.02.52.22.12.9平 均3.8 3.7 2.9 2.4 3.1 4.0 4
40、.3 3.9 3.1 2.6 2.2 2.4 3.2 3.2 风能资源实测结果分析3.2.1 测风方法在风电场设置两个测风点:一点在高力沟村南侧丘陵上立一50m高测风塔,在塔的50m、30m、10m三个高度分别装测风仪,即可直接测出风电机轮毂高度(50m)处的风能资源情况,又可以了解风能随高度的变化情况;另一点在高力沟村北侧丘陵上立一10m高铁杆,在杆顶安装一台测风仪。设置两个测风点可较全面了解该风电场南北两条东西走向丘陵带的风能资源情况。测风使用的风向风速感应仪为上海气象仪器厂生产的EL型风向风速仪。记录部分为山东恒生电器有限公司生产的ZFJ型风力记录仪。感应器和记录仪之间由12蕊电缆连接。
41、记录仪与微机连接后利用专用软件直接读取测风数据。测风内容为全年每日逐时的风向、风速。风向为16个方位;风速精确到0.1米/秒。每20天左右从记录仪中读取一次测风记录。两年度内测风点位置、测风所使用的仪器、测风内容完全相同。3.2.2 各月及年平均风速统计得到两测点的月及年平均风速如表3.6。图3-2为对应的各月平均风速直方图。表3.6.1 *风电场第一年度各月及年平均风速(m/s)月份101112123456789年塔50m高度7.16.96.05.58.07.88.67.96.35.54.96.36.7塔30m高度6.76.55.55.07.57.48.27.46.05.24.45.66.3
42、塔10m高度5.75.74.84.36.66.67.36.65.24.43.74.85.5杆10m高度6.86.95.64.87.47.78.07.96.35.54.75.76.4表3.6.2 *风电场第二年度各月及年平均风速(m/s)月份101112123456789年塔50m高度7.36.25.15.75.67.88.67.16.45.85.95.76.4塔30m高度6.65.74.55.25.07.28.16.65.95.35.45.35.9塔10m高度5.75.03.84.54.36.47.35.75.24.64.64.55.1杆10m高度5.85.84.45.05.27.28.57.
43、16.25.35.45.25.9从表3.6可以看出,风电场春季风速较大,其中,第一年度以25月风速偏大,第二年度35月为风速偏大期,且均以4月风速最大。两年里,10m杆处的风速均大于测风塔所处位置10m高度处的风速,并与塔30m高处的风速接近,这种差异主要是因为风电场北侧丘陵测风点位置(杆)高于南侧测风点(塔)30m左右所造成的。塔上各高度上的风速差异在两年中基本相似,塔50、30m高处年平均风速比塔10m高处分别大1.2、0.8m/s左右。两年间两测点各高度处的年平均风速第二年度均较第一年度小0.30.5m/s,各月的风速也普遍偏小。最小风速出现月份在两个年度中也有所不同,第一年度以8月风速
44、最小,第二年度以12月风速最小。两年间的12、2、8月风速差异较大。比较风电场的测风背景可知,这些差异在法库县气象站中也基本存在,说明两年度的差异主要是气候的年际变化造成的。比较而言,虽然两个年度里风速存在一些差异,但主要特征相似,且10m高处的最小年平均风速也超过5.0 m/s,已达到风能资源丰富的标准。2.3 风速频率分布统计得到两测点各等级风速频率分布如表3.7。图3-3为对应的风速频率分布直方图。表3.7.1 *风电场第一年度风速频率(%)风速(m/s)012345678910111213141516171818塔50m高度0.52.26.010.211.510.911.410.48.
45、67.25.84.53.32.42.01.31.00.50.30.3塔30m高度1.13.47.911.611.011.611.39.67.46.15.64.02.82.21.61.10.70.30.20.2塔10m高度0.75.512.913.212.513.29.97.95.55.44.22.72.11.81.10.70.40.20.20.0杆10m高度 1.32.86.210.712.413.011.49.57.86.75.23.62.01.91.41.11.20.80.40.6表3.7.2 *风电场第二年度风速频率(%)风速(m/s)01234567891011121314151617
46、1818塔50m高度0.61.25.810.912.313.411.810.48.87.46.13.82.52.01.20.70.40.30.20.2塔30m高度1.12.98.311.813.612.611.99.18.16.34.83.42.31.60.80.60.40.30.10.1塔10m高度1.06.411.714.114.912.810.08.36.55.03.32.51.40.80.70.30.20.10.10.0杆10m高度 0.62.77.112.113.814.012.310.07.56.74.53.01.91.10.80.50.40.40.20.2塔高50m处,37m/s
47、风速出现频率较大。其中,第一年度4m/s风速出现频率最大,占11.5%,8m/s及其以上风速出现时间超过3200小时,10m/s及其以上风速全年出现1800小时以上;第二年度5m/s风速出现频率最大,占13.4%,10m/s及其以上风速出现时间多于1500小时,低于第一年度。塔高30m处,36m/s风速出现频率较大。其中,第一年度 3m/s、6m/s风速出现频率最大,分别占11.6%;第二年度4m/s风速出现频率最大,占13.6%。但大于等于10m/s的风速出现时间第二年度仍小于第一年度。塔高10m处,26m/s风速出现频率较大。其中,第一年度3m/s 、5m/s风速出现频率最大,分别占13.
48、2%;第二年度4m/s风速出现频率最大,占14.9%。10m杆处,两年度均以5m/s风速出现频率最大,分别占13.0、14.0%,10m/s及其以上风速小时数分别为1500、1100小时以上。比较而言,风速出现频率较大的风速段在两个年度中基本相当,但超过10m/s的风速第二年度较第一年度少,说明第二年度风速偏小主要是较大风速出现得较少。2.4 风向频率分布统计得到两测点的风向频率分布如表3.8。图3-4是对应的风向频率分布图。表3.8.1 *风电场第一年度风向频率 (%)风 向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC塔50m高度26.04.64.71.42.1
49、0.40.90.95.09.417.24.85.93.58.44.40.5塔30m高度25.84.54.71.31.90.40.90.84.99.317.24.85.93.58.44.41.1塔10m高度27.94.24.21.51.40.91.41.84.110.915.95.14.43.16.75.70.7杆10m高度 22.64.111.40.10.30.12.21.54.69.216.85.07.75.15.32.51.3表8.2 *风电场第二年度风向频率 (%)风 向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNWC塔50m高度22.63.26.62.12.3
50、0.71.71.25.610.818.63.95.62.47.24.90.6塔30m高度20.43.65.62.12.10.71.61.65.513.615.75.04.73.77.25.71.1塔10m高度20.94.34.92.32.31.12.02.05.712.415.94.94.13.36.06.91.0杆10m高度 17.95.68.91.91.50.72.01.95.310.817.65.36.14.15.64.00.6从表3.8可见,风电场以N风为主导风向,出现频率在17.927.9%之间,且第二年度均小于第一年度。两测点各高度处的次多风向均为SW风,出现频率为15.718.6
51、%。总体看来,风电场以N、SW、SSW风居多,ENE、E、ESE、SE、SSE风向出现较少。两年度风向频率特征基本相似,居多风向体现了风电场处于东亚季风区的特征,即冬季盛行北风,夏季盛行西南风和西南偏南风。2.5 风速的日变化表3.9是统计得到的两测点各高度风速的日变化情况。图3-5是对应的风速日变化直方图。表3.9.1 *风电场第一年度逐时平均风速 (m/s)时 间212223241234567891011121314151617181920塔50m高度6.96.97.07.17.07.07.06.86.76.36.36.26.36.56.76.96.97.06.96.86.56.46.56
52、.7塔30m高度6.36.36.46.46.46.36.36.26.15.85.85.96.06.36.56.76.86.96.76.56.25.96.06.1塔10m高度5.35.45.45.45.45.45.35.25.24.95.15.25.45.75.86.16.16.26.05.85.55.15.15.2杆10m高度 6.46.46.46.56.56.46.46.26.26.05.95.96.26.56.76.97.07.27.06.86.36.16.16.3 表3.9.2 *风电场第二年度逐时平均风速 (m/s)时 间21222324123456789101112131415161
53、7181920塔50m高度6.36.56.46.56.56.56.56.46.36.36.26.16.26.46.66.76.86.96.86.56.26.26.16.3塔30m高度5.75.85.85.95.85.75.85.85.75.65.65.75.96.16.36.46.56.66.56.25.85.75.65.7塔10m高度4.95.05.05.04.94.95.04.94.94.84.84.95.25.45.65.65.85.85.75.45.14.94.84.9杆10m高度 5.75.85.85.95.85.85.95.95.75.75.65.75.96.06.26.36.46
54、.56.56.25.95.75.65.6风电场风速的日变化为双峰双谷型分布。午后14时及夜间24时左右风速较大,14时风速最大;清晨7时、傍晚18时前后风速较小。塔50m处白天和夜间的风速峰值比较接近,而随着高度降低两峰值的差异也加大,即白天风速明显大于夜间风速。两年间上述特征比较一致。3.2.6 风速随高度的变化根据近地面层风速随高度变化的指数规律,由测风资料计算得到*风电场第一年度风速随高度变化的指数n=0.122,塔高50m处的年平均风速是塔高10m处的1.22倍;第二年度n=0.141,塔高50m处的年平均风速是塔高10m处的1.25倍。2.7 风能资源参数计算得到两测点各高度的年平均
55、风功率密度、424米/秒有效风力小时数、有效风功率密度、年有效风能及风速频率分布Weibull模式拟合参数A、K值在表3.10中给出。表3.10.1 *风电场第一年度风能资源参数项 目年平均风功率密度(W/m2)年有效风功率密度(W/m2)年有效风力小时数(h)年有效风能(kWh/m2)A值K值塔50m高度363.1476.866193156.27.591.99塔30m高度316.9444.561832748.27.071.85塔10m高度234.2370.054502016.56.131.70杆10m高度 356.3481.964023085.07.241.82表3.10.2 *风电场第二年
56、度风能资源参数项 目年平均风功率密度(W/m2)年有效风功率密度(W/m2)年有效风力小时数(h)年有效风能(kWh/m2)A值K值塔50m高度300.0392.066142593.07.262.12塔30m高度256.9365.360522210.96.681.93塔10m高度185.2302.652111576.95.771.76杆10m高度 253.2351.961902178.46.681.99表中各参数值表明,风电场风能资源达到资源丰富的标准,50m高处的年平均风功率密度大于等于300 W/m2,年有效风功率密度在400 W/m2左右。第二年度的年平均风能密度、有效风功率密度、有效小
57、时数、有效风能均小于第一年度。3.2.8 风功率密度的日变化表3.11是统计得到的两测点各高度风功率密度的日变化情况。图3-6是对应的风功率密度日变化曲线。表3.11.1 *风电场第一年度逐时平均风功率密度 (W/m2)时 间212223241234567891011121314151617181920塔50m高度388.0 404.0 410.4 414.5 387.9 393.9 382.4 381.1 363.3 325.7 310.6 307.5 318.2 329.9 334.9 375.5 378.3 395.7 389.9 369.1 344.2 322.9 344.0 365.
58、9 塔30m高度328.2 340.3 342.8 346.0 324.5 328.6 315.8 317.2 299.6 272.4 268.7 271.3 291.4 307.7 309.7 349.4 351.9 364.2 360.2 332.4 306.6 280.6 291.0 306.2 塔10m高度237.0 247.1 246.6 252.0 238.0 233.5 226.7 226.6 212.4 198.6 197.5 200.4 222.5 233.0 236.7 269.8 270.1 281.6 271.9 250.3 230.7 202.2 210.3 224.
59、0 杆10m高度 363.5 370.3 362.1 357.3 352.5 330.3 321.8 312.5 302.2 274.2 275.3 267.8 304.3 347.6 379.8 422.1 434.9 462.7 459.4 430.6 366.0 344.8 343.1 365.0 表3.11.2 *风电场第二年度逐时平均风功率密度 (W/m2)时 间212223241234567891011121314151617181920塔50m高度276.9 315.6 307.9 318.1 298.6 303.6 301.0 313.0 303.4 305.2 294.2 2
60、84.1 289.8 294.8 311.6 313.1 325.2 336.9 333.7 304.7 272.8 266.5 253.2 276.1 塔30m高度227.2 256.9 248.3 257.8 239.6 246.7 244.7 255.5 248.9 251.0 245.2 250.4 266.0 266.7 286.9 289.4 298.3 303.8 303.3 273.8 239.8 227.0 210.6 228.2 塔10m高度159.1 183.0 173.9 182.3 167.8 174.2 170.3 180.6 175.2 179.7 179.2 1
61、85.9 196.6 197.3 210.2 212.6 218.0 221.7 224.0 199.3 176.0 164.7 150.4 161.6 杆10m高度 226.1 244.1 232.0 239.0 229.0 237.8 232.5 244.4 233.8 231.8 234.2 241.2 246.3 255.0 283.7 288.7 309.2 314.9 322.6 301.2 253.9 236.5 215.5 223.0 风功率密度的日变化与风速的日变化相似,除塔50m处第一年度外,其余均以14时的风功率密度最大;第一年度68时风功率密度最小,第二年度19时的风功
62、率密度最小。从两测点各高度各时次看,10m杆处第一年度14时的风功率密度最大,达到462.7 W/m2,塔10m高处第二年度19时的风功率密度最小,但也超过了150 W/m2。总体看来,两个年度中1016时均是风功率密度较大的时段,19时左右是相对较小的时段,而夜间的情况在两个年度中有所差别。因此可以说,中午和午后是该风电场的最佳风能利用时段。3.2.9 各风向的风能分布计算得到两测点各风向风能分布如表3.12。图3-7是相应的各风向能量分布百分比频率图。表3.12.1 *风电场第一年度各风向风能分布 (%)风 向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW塔50m
63、高度26.03.62.40.10.20.00.10.13.422.227.02.32.31.85.62.8塔30m高度26.73.72.30.10.10.00.10.13.423.026.92.11.91.55.32.8塔10m高度25.52.72.20.20.10.00.10.22.228.828.42.01.20.93.32.3杆10m高度 19.32.36.40.00.00.00.20.22.515.740.63.12.52.23.71.4表3.12.2 *风电场第二年度各风向风能分布 (%)风 向NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW塔50m高度22.
64、92.23.30.50.30.10.20.24.020.530.82.92.51.24.64.0塔30m高度20.42.32.10.40.30.10.10.25.331.623.13.01.71.53.84.1塔10m高度21.92.12.30.40.30.10.10.23.830.027.52.71.51.22.53.3杆10m高度 15.53.14.80.60.20.10.20.33.116.539.25.63.01.52.93.3可以看出,两个年度各风向的风能频率特征相似,两测点均以SW、N、SSW风能量较大。第一年度除塔10m高处以SSW风能量最大(28.8%)外,其余均以SW风能量最
65、大,占26.940.6%;第二年度,塔50m、10m杆处以SW风能量最大,塔上另两个高度处以SSW风能量最大。三个能量偏多能量风向占总能量的70%以上。两处均以ENE、E、ESE、SE、SSE、W风向能量最小。3.2.10 各风速区间的风能百分比分布计算得到两测点各风速区间的风能分布如表3.13。图3-8是相应的各风速区间的能量百分比分布直方图。表3.13.1 *风电场第一年度各风速区间的风能百分比分布(%)风速(m/s)11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818塔50m高度0.00.00.30
66、.91.73.45.36.78.09.410.29.09.38.88.06.55.23.24.2塔30m高度0.00.00.41.02.04.05.56.68.110.110.19.78.99.77.06.44.02.63.7塔10m高度0.00.10.61.53.54.96.57.09.310.010.09.110.57.77.14.72.82.91.9杆10m高度 0.00.00.30.92.23.64.86.37.88.88.26.66.46.66.38.37.64.611.7表3.13.2 *风电场第二年度各风速区间的风能百分比分布(%)风速(m/s)11-22-33-44-55-66
67、-77-88-99-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1717-1818塔50m高度0.00.00.31.22.54.46.48.010.212.111.39.29.47.15.24.32.92.82.7塔30m高度0.00.10.41.42.95.27.08.310.610.811.19.28.86.25.83.83.02.82.4塔10m高度0.00.10.82.14.46.28.310.111.411.710.99.35.96.34.53.42.41.60.7杆10m高度 0.00.10.41.53.35.57.38.910.911.09.58.86.
68、95.24.73.34.43.44.9风电场基本以911m/s风速能量最高,这个风速区间的能量占总能量的20%左右。两个年度各风速区间的风能百分率分布特征相近,只是第二年度12m/s以上的较大风速的能量普遍较第一年度小,而312m/s风速的情况则相反。图3-9 为50米高度处各月风向玫瑰图图3-10 为50米高度处各月风能分布图图3-11 为50米高度处风速和风功率密度年变化曲线3.3 资源评估通过对*风电场测风气候背景和风能资源测试数据的计算分析可以看出,两年度50m高处的年平均风速为6.6m/s,年平均风功率密度大于300 W/m2,有效风力小时数超过6600小时,10m/s及其以上风速出
69、现时间多于1500小时;10m杆处的年平均风速为6.2m/s,年平均风功率密度在300 W/m2左右,有效风力小时数多于6000小时。N风为该地的主导风向,SW、N和SSW为主要能量风向,有利于风电机布置。由于风电场北侧丘陵测风点位置(杆)高于南侧测风点(塔)30m左右,测风杆处的风能资源状况要好于测风塔所处位置。通过与风电场附近的长期气象站进行对比可知,该风电场测风期间处于风速较小的年份,风电场风速的月季变化特征与气象站的月季变化特点相似,说明两地风速变化有一定的同步性,处于相似的气候背景条件下。因气候年际变化的差异,风电场第二年度的风能资源状况较第一年度略差,但仍达到风能资源丰富的标准。综
70、上所述,*风电场达到了建设大型风电场所要求的风力资源条件,适宜建设大型风电场。图3-2 #风电场各月平均风速(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度 (a) 塔50m高度 (b) 塔30m高度 (c) 塔10m高度 (d) 杆10m高度图3-3 #风电场风速频率(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度(a) 塔50m高度 (b) 塔30m高度 (c) 塔10m高度 (d) 杆10m高度(c.2)(b.2)(a.2)(d.2)(d.1)(c.1)(b.1)(a.1)图3-4 #风电场风向频率(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度(a) 塔50m高度 (b) 塔30
71、m高度 (c) 塔10m高度 (d) 杆10m高度图3-5 #风电场逐时平均风速(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度(a) 塔50m高度 (b) 塔30m高度 (c) 塔10m高度 (d) 杆10m高度图3-6 #风电场逐时平均风功率密度(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度(a) 塔50m高度 (b) 塔30m高度 (c) 塔10m高度 (d) 杆10m高度(c.2)(b.2)(a.2)(d.2)(d.1)(c.1)(b.1)(a.1)图3-7 #风电场各风向的风能频率(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度(a) 塔50m高度 (b) 塔30m高度 (c
72、) 塔10m高度 (d) 杆10m高度图3-8 #风电场各风速区间的风能百分比分布(ad.1) 为第一年度 (ad.2) 为第二年度(a) 塔50m高度 (b) 塔30m高度 (c) 塔10m高度 (d) 杆10m高度 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月图3-9 50米高度处各月风向玫瑰图 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月图3-10 50米高度处各月风能分布图图3-11 50米高度处风速和风功率密度年变化曲线4 工程地质4.1 拟建工程概况 *风力发电场位于*市*镇西南部丘陵区,城子村周围低矮丘陵的山顶上,升
73、压站位于城子村的东北部。*风力发电场的中心位于城子村,距*市9km,距*至沈阳的省级公路4km,乡级柏油路面的公路直通城子村,交通比较便利,4.2 地形地貌*风电场场区地貌主要为丘陵区,标高一般为115.5-290.6m,大部分地区山顶浑圆,冲沟浅而宽。地表植被发育,树种主要有刺槐、紫穗槐及长白落叶松等。风机所在位置地表标高一般为+175.00m-290.60m之间,最高峰位于城子村东北1.35km处,海拨标高290.60m。4.3 构造与地震4.3.1 区域构造*风电场场址区域构造单元属中朝准地台华北断坳下辽河断陷法库断凸4级单元。区内褶皱构造发育,主要为一呈北东南西走向的复背斜*背斜,具有
74、向北倾伏,向南翘起的特征。区内断裂不发育,有两条规模不大的断层。一条发育于四家子,一条发育于喇嘛山。断层性质及产状见表4.1。 表4.1 断 裂 特 征 表 断裂名称断裂性质走向产 状规模(m)备 注四家子扭280近直立长度3000举宽30-50切割T2C喇嘛山不明29580长度6000m切割T2C、P21f评估区新构造运动活动不明显,主要以整体间歇性上升为主。4.3.2 地震依据2001年中国地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期区划图(#部分)及#省地震震中及地震烈度区划图,评估区地处地震动加速度为0.05g和地震动反应谱特征周期为0.35s的区域,地震烈度为烈度区。4.4 岩土工程地质特
75、征*风电场场址区域属于低山丘陵区,主要地层有第四系砂质粘土;古生界富垃堡子岩组变粒岩及三叠世岩浆岩。根据东北煤田地质局一0一勘探队#省*风力发电场岩土工程勘察报告评估区各地层物理力学指标见表4.2。 表4.2 各地层物理力学指标 地层编号岩层名称地基承载力标准值kpa压缩模量mpa变形模量mpa1耕 土2砂质粘土1705.353-1全风化闪长岩250373-2强风化闪长岩350374-1-1全风化二长花岗岩250374-1-2强风化二长花岗岩350375-1全风化变粒岩250375-2强风化变粒岩35037不同区的岩土工程地质特征分述如下:1 层耕土:灰褐色至黄褐色,松散,含植物根,厚度0.4
76、00.60米。2 层砂质粘土:以黄褐色为主,可塑,中等干强度,无摇震反应,中等韧性,厚度1.70m左右,Fak=170kpa。此层宜做升压站基础。(1)3-1层全风化闪长岩:灰黄色,见植物根,厚度00.60m,Fak=250kpa,此层不宜做风机基础;适宜修建简易路。(2)3-2层强风化闪长岩:浅灰色呈灰白色,中粗粒片麻状闪长岩,见大量风化裂隙,结构面复杂,岩石坚硬。Fak=350kpa。此层宜做风机基础。(1)4-1-1层全风化二长花岗岩:灰黄色,长石已基本风化为粘土,见有植物根,厚度0-0.80 m,Fak=250kpa。此层不宜做风机基础,适宜修建简易路。4-1-2层强风化二长花岗岩:浅
77、灰灰白色中细粒片麻状黑云母二长花岗岩见大量风化裂隙,结构面复杂,岩石坚硬。Fak=350kpa。此层宜做风机基础。拟建升压站处位于山前坡地,地基土自上而下分为3层(见工程地质剖面图A-A):(1)5-1层全风化变粒岩:灰色,大部分矿物已风化为粘土,见植物根。厚度0-0.60m,Fak=250kpa。此层不宜做风机基础,适宜修简易路。(2)5-2层强风化变粒岩:灰色,黑云二长变粒岩,见大量风化裂隙,结构面复杂,岩石坚硬,Fak=350kpa。此层宜做风机基础。综上所述,评估区岩性较单一,地质构造简单,风机及简易路所在处岩土力学性质良好,无软弱夹层;升压站所在位置也无拟建工程隐患。根据地质灾害危险
78、性评估:评估区现状未见地质灾害,拟建工程建设本身不可能直接诱发、加剧地质灾害的发生。4.5 根据中国季节性冻土标准冻深线图,拟建场地地基土标准冻为1.40米。5风力发电机组选型和布置5.1 风力发电机组选型根据测风资料:*风电场年平均风速高,主导风向稳定,属于典型的季风气候特征,该风电场风能贮量大,具有良好的风能资源优势。同时由于场址处地质条件好,地势起伏平缓,交通运输及安装条件优越。具备建设大型风电场的条件。 近年来,随着风力发电机组制造技术的不断进步和完善,在国际风机制造市场上,风力发电机组单机容量逐渐增大,单位千瓦造价也相应地下降。目前,600750千瓦风力发电机在国产化机组中已成为主力
79、机型,在国内风电场建设中也得到了广泛的使用。同时,兆瓦级风力发电机在国际风机市场上也已经由试验阶段逐步走向商品化,并已有成功的运行经验。随着风力发电机组制造技术的进一步提高,一些新技术也在大容量机组中得到了应用。如:可变转速的变桨距调节系统、主动失速控制系统等。根据国家发改能源*1204号国家发展改革委关于风电建设管理有关要求的通知风电设备国产化率要达到70%以上的要求,本期工程安装的风力发电机组应采用国产或本地化生产的机组。由于*风力发电场风力发电机组均装设在山梁上,地形变化较大。1500千瓦级的风力发电机组,用于单机容量较大,风机的机舱均为40吨级的平台,安装需要特大型的吊车,安装检修不便
80、。同时,由于风轮直径大,叶片较长,运输困难,不适合在该风电场安装。因此,在该风电场不适合安装大容量的机组,结合目前风力发电机组国产化或本地化的实际情况,我们分别选择了满足国产化条件的FL1000(1000KW)、G52(850KW)、和S50-750共3种机型进行比较。本期工程安装49500千瓦的风力发电机可采用以下几种种配置方案:方案一:采用750千瓦的风力发电机组,本期工程安装66台(共49500kW)及66台变压器等联网设备。 方案二:采用850千瓦的风力发电机组,本期工程安装58台(共49300kW)及58台变压器等联网设备。方案三:采用1000千瓦的风力发电机组,本期工程安装49台(
81、共49000kW)及49台变压器等联网设备。由于3个方案中风机的塔架及箱式变电站等联网设备配置不同,发电机及联网设备的综合造价也略有差别,各种型号风机选型比较结果见表5.1表5.1 风机选型比较结果表机型轮毂高度装机容量(KW)年发电量(MWH)满容量运行小时数容量系数购机费用 (元/千瓦)塔筒及基础(元/千瓦)风机本体度电成本(元/千瓦时)安装台数S50750504950012809525880.2954460013630.115266S50750604950013579327430.3132460016430.113866G52850554930014099128600.326563001
82、4500.135558G52850654930014789330000.3424630017000.133358FL-1000605000013322926650.3042560016500.136050为便于比较: 1) 750-850KW风机轮毂高度取50米-65米1000KW风机轮毂高度取60米。 2) 风机设备费用按近期询价的均价估算。 3) 风机使用年限20年。 4) 均未考虑其它折减因素通过比较可知:以上3种风力发电机的发电量较好,轮毂高度为50米65米时,理论计算满容量运行小时数都在2588小时以上,容量系数均0.2940.342之间。通过风机排布计算可知;G52(850KW)型
83、风力发电机组,由于采用了更先进的控制技术和双馈式发电机组,发电量较高。FL1000 (1000KW)、 S50-750型风力发电机组采用的是失速调节技术,发电量相对较低。G52(850KW)型风力发电机组,虽然发电量较高,但其机组设备费约在6300元/千瓦左右,设备投资大,设备订货困难。FL1000 (1000KW)型风力发电机组,发电量低,价格高。综合比较,新疆金凤生产的S50-750单位千瓦造价最低,机组设备费约在4600元/千瓦左右。从风机本体度电成本比较,由于新疆金风生产的S50-750单位千瓦造价较低,风机本体度电成本最小。因此,设计推荐采用新疆金风生产的S50-750型风力发电机组
84、。 最终风机选型应通过技术经济比较后确定。本次设计按 S50-750型风力发电机组进行投资估算和经济评价。其机组主要特性及参数如下:表5.2 表5.2.1 风力发电机组技术参数序号描述单位规格1机组1.1型号S50/7501.2额定功率kW7501.3叶轮直径m501.4切入风速m/s301.5额定风速m/s131.6切出风速(10分钟均值)m/s251.7切出极限风速(5秒均值)m/s331.8抗最大风速(3秒均值)m/s57.21.9设计使用寿命年201.10设备可利用率95%2叶片2.1制造厂家/型号LM23.5P 或类似叶片2.2叶片材料玻璃纤维增强树酯2.3叶片数量个32.4叶轮转速
85、rpm222.5叶尖线速度m/s 5532.6扫风面积m219642.7旋转方向(从上风向看)顺时针3齿轮箱3.1额定功率8253.2变速形式一级行星,两级平行轴3.3传动比1:67.93.4传动效率97%3.5润滑方式强迫润滑3.6润滑油加热有4发电机4.1类型异步发电机4.2额定功率kW7504.3额定电流A6904.4额定电压V6404.5额定频率Hz504.6额定转速rpm15154.7功率因数(cos)额定0.984.8绝缘等级B4.9润滑方式自动加注润滑脂4.10润滑脂型号FAG5刹车系统5.1主刹车系统3个叶片顺桨实现气动刹车5.2第二刹车系统发电机刹车(用于维护状态)6偏航系统
86、6.1类型/设计电机驱动/四级行星减速6.2控制主动对风/计算机控制6.3偏航轴承形式外齿圈四点接触球轴承6.4润滑方式自动加注润滑脂6.5偏航速度度/秒0.57控制系统7.1控制单元类型PLC7.2软件控制界面中文界面7.3主开关柜7.4额定电压V6907.5额定频率Hz507.6额定流出电流A6907.7并网装置/类型可控硅软并网7.8电容补偿柜225kVA7.9额定出力的功率因数0.98 表5.1.2 S50-750型风力发电机功率曲线 空气密度1.1225(-3度)50/750风速(m/s)功率(kW)303.53415.5551.56103.87174.28263.69367.210
87、476.811580.512659.213717.114751.415766.716769.617761.218747.919732.520717.521704.222694.923690.124689.425692.85.2 风力发电机机组排列根据*风力发电场场址处的实际测风资料分析可知,该风力发电场以N风为主导风向,出现频率为17.9-27.9%,SW风为次多风向,出现频率为15.7-18.6%。且冬季盛行北风及偏北风,夏季盛行偏南风,其主导风向明显。从风场能量分析情况看,各高度均以SW风的能量所占比例最大,占26.9-40.6%;次多能量风为SSW和N风。三个能量偏多能量风向占总能量的7
88、0%左右。结合风力发电场设计经验,风力发电机的排列,应以风力发电场主导风向及主导能量方向来确定排列方向。而风力发电机机组之间的间距和排距,应综合考虑风力发电场场地条件、风资源特性以及风力发电机之间尾流影响等条件。通过技术经济比较后确定。由于*风力发电场场址处为多个山丘及偏东西走向的山梁形成的丘陵场地,为了获得较大的发电量,风力发电机布机主要应根据场址处的实际地形进行布机,由于规划场区内都是起伏平缓的山丘,因此,在风力发电机布机时主要是根据场区地形的变化特点,将风力发电机排布在山梁的高处,并适当考虑风力发电机之间排布的影响,本期工程安装风力发电机间距按(4-5)D(D为风轮直径),风力发电机排距
89、按(7-8)D进行设计。即风力发电机间距约200-250米,风力发电机排距约350-400米。根据现场实地踏勘,结合场区地形条件进行了风力发电机组的布机设计,在规划场区范围内进行了大范围的布机方案设计,并通过WASP软件进行发电量的测算。根据发电量测算结果及现场安装条件,优化出3个布机方案,方案二,以高力沟以北,西至四家子村西侧山梁北至大树林子村西侧山梁组成,方案三,以高力沟以北,小树林子村西侧山梁,西至四家子村西侧山梁,及高力沟村南侧的几处山梁组成,方案一是结合方案二、方案三的计算结果,及现场安装、运输条件,筛选出的优化方案。通过计算结果可以看出方案一的发电量最大。在布机方案确定后,我们又进
90、行了机组轮毂不同安装高度时的发电量测算。66台(750KW)机组,轮毂安装高度为50米时的计算年发电量为12809.5万度,轮毂安装高度为60米时的计算年发电量为13579.3万度,即轮毂安装高度由50米增加到60米时,发电量可增加10.6%。由于该场址处地势变化较大,安装、运输受到一定的限制,建议750千瓦的风机按风机轮毂安装高度50米考虑。布机方案见图5-1-图5-3。发电量计算结果详见 “表5.1表5.4”。5.3 发电量估算根据风机安装位置图,以及厂家提供的风力发电机功率曲线和*风电场的实际测风资料,经过WASP软件进行了发电量的计算。本期工程安装的66台S50/750KW机组年发电量
91、为12809.5万度。单机年发电量(平均值)为194万度。考虑到运行过程中机组检修、叶片污损、厂用电及线损、湍流影响等因素取: 1 机组可利用率:95% 2 叶片污损:3%3 厂用电及线损:5%4 控制及湍流影响:4%5 低温停机影响:3%6 测风资料数据影响:2%扣除上述6个影响因素(22%)后,本期工程安装66台S50/750型风力发电机组的年上网电量为9991.4万度。平均单台机组年上网电量为151.3万度。折合满容量运行小时数为2018小时,容量系数为0.23。 表5.2 风机排列方案与发电量比较表方案发电量(MWh)容量(Kw)年平均小时数风机轮毂高度一128095495002587
92、.8 50米二124021495002505.5 50米三126525495002556.1 50米一135793495002743.3 60米二131636495002659.3 60米三134127495002709.6 60米表5.3 轮毂高度50米各方案风机发电量计算结果表方案1方案2方案3LocationNet AEPLocationNet AEPLocationNet AEPSitemGWhmGWhmGWhsite1(41538540.0,4702280.0)2.020 (41538740.0,4702377.0)1.577 (41539250.0,4696170.0)1.477
93、site2(41538370.0,4702196.0)2.070 (41538550.0,4702287.0)2.093 (41539020.0,4696088.0)1.661 site3(41538500.0,4701885.0)1.728 (41538500.0,4701889.0)1.699 (41538680.0,4695877.0)1.901 site4(41538320.0,4701553.0)2.070 (41538860.0,4702091.0)1.854 (41538360.0,4696168.0)2.026 site5(41538460.0,4700870.0)2.043
94、(41539160.0,4702048.0)1.944 (41538520.0,4696507.0)1.940 site6(41537500.0,4701151.0)1.477 (41539360.0,4702069.0)2.060 (41538420.0,4696778.0)2.250 site7(41537240.0,4701026.0)1.511 (41539740.0,4701986.0)1.829 (41538740.0,4696867.0)1.645 site8(41537060.0,4700799.0)2.095 (41538330.0,4701562.0)2.016 (4153
95、9050.0,4696872.0)2.073 site9(41536910.0,4700632.0)1.910 (41537360.0,4701425.0)1.362 (41539270.0,4697004.0)1.789 site10(41538630.0,4701468.0)2.224 (41537500.0,4701155.0)1.455 (41539610.0,4696915.0)1.675 site11(41538680.0,4701122.0)2.317 (41537240.0,4701030.0)1.502 (41539830.0,4696845.0)1.675 site12(4
96、1538900.0,4700910.0)2.132 (41537060.0,4700803.0)2.100 (41540090.0,4696829.0)1.781 site13(41539030.0,4701359.0)1.973 (41536910.0,4700636.0)1.902 (41540320.0,4696728.0)1.845 site14(41539270.0,4701316.0)2.076 (41538140.0,4700726.0)1.472 (41540580.0,4696639.0)1.895 site15(41539390.0,4701054.0)1.901 (415
97、38250.0,4701214.0)1.661 (41542240.0,4697772.0)2.129 site16(41539560.0,4700907.0)2.166 (41538480.0,4701323.0)1.800 (41541950.0,4697717.0)2.256 site17(41539880.0,4700821.0)1.783 (41538630.0,4701475.0)2.072 (41541720.0,4697959.0)2.225 site18(41540200.0,4701006.0)1.626 (41539030.0,4701373.0)1.959 (41542
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102、1540190.0,4700353.0)1.507 (41538360.0,4700576.0)1.477 (41537360.0,4699438.0)2.234 site33(41539920.0,4700285.0)1.853 (41538950.0,4700594.0)2.067 (41537660.0,4699489.0)2.008 site34(41539720.0,4700248.0)2.329 (41538840.0,4700357.0)2.209 (41537910.0,4699549.0)1.671 site35(41540060.0,4699786.0)2.451 (415
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117、696639.0)2.010 site15(41539390.0,4701054.0)2.025 (41538250.0,4701214.0)1.788 (41542240.0,4697772.0)2.236 site16(41539560.0,4700907.0)2.255 (41538480.0,4701323.0)1.924 (41541950.0,4697717.0)2.341 site17(41539880.0,4700821.0)1.911 (41538630.0,4701475.0)2.164 (41541720.0,4697959.0)2.321 site18(41540200
118、.0,4701006.0)1.761 (41539030.0,4701373.0)2.058 (41542040.0,4698409.0)1.871 site19(41537420.0,4700169.0)1.724 (41539270.0,4701321.0)2.114 (41541810.0,4698334.0)2.179 site20(41537290.0,4699969.0)2.090 (41539520.0,4701515.0)1.783 (41541600.0,4698176.0)2.344 site21(41536810.0,4700316.0)2.216 (41539840.0
119、,4701148.0)1.544 (41541220.0,4698234.0)2.179 site22(41536860.0,4699572.0)2.165 (41540200.0,4701010.0)1.579 (41541020.0,4698375.0)2.199 site23(41537360.0,4699434.0)2.311 (41540080.0,4700846.0)1.547 (41539120.0,4697717.0)1.935 site24(41537660.0,4699486.0)2.095 (41539880.0,4700825.0)1.796 (41538850.0,4
120、697556.0)1.888 site25(41537910.0,4699545.0)1.787 (41539720.0,4700540.0)2.297 (41538540.0,4697407.0)1.981 site26(41537560.0,4699182.0)2.195 (41539480.0,4700682.0)1.908 (41538620.0,4697664.0)2.352 site27(41537820.0,4699046.0)1.671 (41539560.0,4700911.0)2.145 (41538480.0,4697870.0)2.229 site28(41537590
121、.0,4698691.0)2.114 (41539410.0,4701095.0)1.962 (41537850.0,4698567.0)2.208 site29(41537850.0,4698563.0)2.199 (41538900.0,4700914.0)2.154 (41537590.0,4698855.0)2.082 site30(41540660.0,4700536.0)1.875 (41538680.0,4701126.0)2.303 (41537820.0,4699050.0)1.622 site31(41540420.0,4700481.0)1.706 (41538450.0
122、,4700869.0)2.037 (41537550.0,4699186.0)2.212 site32(41540190.0,4700353.0)1.654 (41538360.0,4700576.0)1.616 (41537360.0,4699438.0)2.332 site33(41539920.0,4700285.0)1.990 (41538950.0,4700594.0)2.147 (41537660.0,4699489.0)2.127 site34(41539720.0,4700248.0)2.405 (41538840.0,4700357.0)2.286 (41537910.0,4
123、699549.0)1.808 site35(41540060.0,4699786.0)2.535 (41538930.0,4700065.0)1.860 (41538930.0,4700065.0)1.873 site36(41540860.0,4699989.0)1.534 (41539720.0,4700252.0)2.385 (41539720.0,4700252.0)2.393 site37(41540650.0,4699773.0)1.852 (41539950.0,4700307.0)1.838 (41539950.0,4700307.0)1.846 site38(41540480
124、.0,4699669.0)1.891 (41540190.0,4700357.0)1.563 (41540190.0,4700357.0)1.570 site39(41540220.0,4699414.0)2.678 (41540420.0,4700485.0)1.635 (41540420.0,4700485.0)1.646 site40(41540660.0,4699171.0)2.465 (41540660.0,4700540.0)1.839 (41540660.0,4700540.0)1.848 site41(41540900.0,4699304.0)2.085 (41539930.0
125、,4700047.0)2.489 (41539930.0,4700047.0)2.491 site42(41538600.0,4697642.0)2.400 (41540060.0,4699790.0)2.498 (41540060.0,4699790.0)2.498 site43(41538850.0,4697552.0)1.946 (41540170.0,4699573.0)2.422 (41540170.0,4699573.0)2.423 site44(41539120.0,4697713.0)1.953 (41540070.0,4699380.0)2.251 (41540070.0,4
126、699380.0)2.247 site45(41541020.0,4698371.0)2.220 (41540200.0,4699186.0)1.903 (41540200.0,4699186.0)1.898 site46(41541220.0,4698230.0)2.187 (41540090.0,4698877.0)1.900 (41540090.0,4698877.0)1.885 site47(41541600.0,4698172.0)2.365 (41540540.0,4698928.0)2.032 (41540540.0,4698928.0)2.012 site48(41541810
127、.0,4698330.0)2.184 (41540660.0,4699175.0)2.357 (41540660.0,4699175.0)2.347 site49(41542040.0,4698405.0)1.860 (41540900.0,4699307.0)2.051 (41540900.0,4699307.0)2.035 site50(41541720.0,4697955.0)2.327 (41540360.0,4699400.0)2.489 (41540360.0,4699400.0)2.484 site51(41541950.0,4697713.0)2.336 (41540480.0
128、,4699673.0)1.796 (41540480.0,4699673.0)1.797 site52(41542240.0,4697768.0)2.234 (41540650.0,4699777.0)1.787 (41540650.0,4699777.0)1.785 site53(41540330.0,4696724.0)1.956 (41540830.0,4699973.0)1.488 (41540830.0,4699973.0)1.488 site54(41540090.0,4696825.0)1.917 (41536870.0,4700019.0)2.254 (41539720.0,4
129、700540.0)2.312 site55(41539790.0,4696880.0)1.821 (41536860.0,4699576.0)2.172 (41538840.0,4700357.0)2.310 site56(41539590.0,4696915.0)1.811 (41537910.0,4699549.0)1.791 (41538950.0,4700594.0)2.183 site57(41539270.0,4697000.0)1.921 (41537660.0,4699489.0)2.105 (41538360.0,4700576.0)1.647 site58(41539050
130、.0,4696868.0)2.170 (41537360.0,4699438.0)2.305 (41538140.0,4700726.0)1.661 site59(41538740.0,4696863.0)1.821 (41537550.0,4699186.0)2.200 (41538450.0,4700869.0)2.110 site60(41538520.0,4696503.0)2.055 (41537820.0,4699050.0)1.617 (41538900.0,4700914.0)2.247 site61(41538360.0,4696164.0)2.119 (41537590.0
131、,4698855.0)2.072 (41539410.0,4701095.0)2.041 site62(41538240.0,4695738.0)2.154 (41537850.0,4698567.0)2.207 (41539480.0,4700682.0)1.941 site63(41538510.0,4695631.0)2.307 (41538480.0,4697870.0)2.233 (41539560.0,4700911.0)2.199 site64(41538680.0,4695873.0)1.937 (41538620.0,4697664.0)2.367 (41539880.0,4
132、700825.0)1.830 site65(41539020.0,4696073.0)1.780 (41538540.0,4697407.0)2.000 (41540080.0,4700846.0)1.594 site66(41539240.0,4696157.0)1.634 (41538850.0,4697556.0)1.932 (41540200.0,4701010.0)1.622 SUM135.793 131.636 134.127 图5-1 方案一风机布置图图5-2 方案二风机布置图图5-3 方案三风机布置图6 电气部分6.1 接入系统部分6.1.1 电力系统现状a) *地区电网现状*
133、市属铁岭市管辖的县级市,位于铁岭市西部,北部与昌图县接壤,西部与沈阳法库县为邻,东部和南部为铁岭县所属,占地面积239平方千米,人口16万人,管辖5镇40村,地势多丘陵,西部依山,地下煤藏极为丰富,铁煤集团为全国建设十大煤炭基地之一。*地区现有220千伏变电所1座,主变容量2120MVA,主要电源来自铁岭发电厂(装机容量120MW)、清河发电厂(装机容量120MW);铁煤集团热电厂60MW,*一次变为该地区主要供电,热电厂做为铁煤集团内部电源。*地区电网电源主要来自铁岭发电厂的220千伏铁调线、开原一次变的220千伏开调线供给,另有220千伏调华甲、乙线、调高线与沈阳相连,共有220千伏线路5
134、条。*地区共有66千伏变电所16座,总容量160MVA,66千伏线路13条,260千米。*年*地区全社会用电量4.5亿千瓦时,供电公司供电量 22 亿千瓦时,66千伏电网最大供电负荷为 460 MW。*地区电力系统现状图(详见图21)。b) *地区电源现状*地区220千伏电源由铁岭发电厂、清河发电厂供给,装机容量分别为120兆瓦,*热电厂60MW为铁煤集团自备电厂,另有220千伏线路3条与*变电所相连。c) *地区近期发展情况*地区近年来随着招商引资形势发展和经济状况好转,地方工业、商业、居民负荷逐年增长,而现阶段供电方式仅有220千伏变电所一座,负责该区域供电,另铁煤集团的自备电厂负责矿区内
135、部供电。*年负荷105兆瓦,到2006年底该地区负荷达到125兆瓦。因此,电力系统现有状况已不能满足负荷的不断增长的需要。6.1.2 电力负荷预测及电力平衡a)负荷预测根据铁岭供电公司提供的220千伏*变电所供电区域内负荷增长情况,可以得出该变电所66千伏母线负荷预测情况如下:*地区负荷预测表*变66千伏母线表6.1 单位:兆瓦*年2007年2010年105135165b) 电源规划在*变供电区域内近期没有电厂接入,较大的电源规划就是考虑*风电场一期装机容量49.5兆瓦,2006年底投产运行,远期达到100兆瓦,2010年投产运行。c) 电力平衡*地区2006年66千伏电力平衡表表6.2 单位
136、:兆瓦 2006年地区负荷125电源出力55电力盈方70*风电场按纯有功计算出力。由电力平衡表可知,在*风电场满发状态下,供电出力达49.5兆瓦,*地区负荷为125兆瓦,电源出力不能满足地方负荷的需要,尚需220千伏系统主网下传潮流向地方供电,电力缺额为55兆瓦。6.1.3 风电场接网方案风电场附近电力设施简介:*风电场东北方约15千米处有220kV*变电所,通过220kV铁调线、开调线、调高线三回线路与系统相连,供电能力较强,电网运行比较稳定。根据*地区电网现状及风电场厂址位置、本期装机容量,兼顾地区规划网架,风电场本期接网方案考虑如下:新建一回从*风电场升压站到66kV跃进变电所66kV母
137、线的66kV线路,线路全长7.4千米,导线型号为LGJ-240。接网方案详见“*风力发电场新建工程接网报告”。6.2 66千伏升压站。6.2.1 电气一次部分a) 建设规模1)升压站内新建25000千伏安主变压器2台。2)本期建设66千伏出线间隔1个(至66千伏跃进变电所),最终出线2回。3)10千伏本期出线10回,最终出线10回。b) 电气主接线1) 66千伏采用单母线接线。2) 10千伏采用单母线分段接线。3) 风力发电机组采用扩大单元接线。c) 配电装置及总平面布置1)66千伏屋外配电装置为水泥杆钢横梁,普通中型布置。间隔宽度为6.5米,母线构架宽度为7米,出线门型构架高度为8.5米,设
138、备安装高度为2.5米。本期建设2跨4个间隔,即主变进线间隔2个、电压互感器避雷器1个和线路间隔1个,母线采用LGJ-400导线。66千伏线路向东出线。2)10千伏屋内配电装置采用KYNZ-12系列金属铠装中置式高压开关柜。一列式布置。本期共装设高压开关柜22面。10千伏线路向西出线。3)主变压器布置在66千伏和10千伏配电装置之间,屋外布置。4)主控制楼布置在场区的西北部。d) 短路电流计算及设备选择根据*风电场远期接网方案设计,升压站66千伏母线最大三相短路容量为432兆伏安,三相短路电流为3.77千安。10千伏母线短路容量为243.9兆伏安,三相短路电流为13.41千安。经验算本期工程所选
139、择的电气设备及原有设备均满足动、热稳定的要求。由于场址周围无明显的工业污染,因此,屋外电气设备外绝缘按2级污区的标准选择,即66千伏屋外电气设备爬电距离为1813毫米,10千伏屋外电气设备爬电距离为400毫米。主要设备选择如下:1)、主变压器:SFZ925000/66,6681.25/11KV2)、66千伏断路器:LW35-72.5,2500A,31.5KA3)、66千伏隔离开关:GW5-60,1000A4)、66千伏电流互感器:LCWB5-66,2*200/5A5)、10千伏高压开关柜KYNZ-12短路电流计算结果详见附图。e) 防雷接地 为防止直击雷的破坏,在升压站内设置了4支25米高的独
140、立避雷针,并联合构成对屋外配电装置的防直击雷保护。经验算全部屋外电气设备均在避雷针的保护范围之内。为防止沿线路侵入的雷电波对所内设备的危害,在66千伏母线和10千伏母线分别安装了氧化锌避雷器,以构成对设备的保护。在变电所内需设置以水平接地网为主,以垂直接地体为辅的复合接地网,要求本变电所的接地电阻小于4欧姆,且地网电位升、接触电势、跨步电势应满足规程要求。主接地网采用405镀锌扁钢,设备接地引下线可采用16镀锌园钢。f) 所用电及照明 本变电所安装2台所用电变压器,其中1号接地所用变压器接于10千伏母线,2号所用变压器接于所外10千伏线路。变压器容量为200千伏安。正常运行时,由所内变压器供电
141、,所外电源作为备用。所用电采用单母线接线,设有2面所用电屏。所用电屏安装在主控制室内。 在综合楼内,按房间内的需要配置了相应的照明灯具,其中主控制室采用格栅灯具照明。并设置了事故照明灯具,事故照明电源由直流屏引来。 本变电所屋外配电装置照明采用分散式照明,照明灯具采用1米高射灯灯具。 6.2.2 继电保护及二次接线部分a) 系统接线 66千伏*风力发电场升压站66千伏侧为单母线接线,本期一回出线。10千伏侧为单母线分段接线,10千伏10回出线,2台所用变,2台电容器。一组分段断路器本期装设2台2.5万千伏安主变压器。b) 设计方案概述 *风力发电场地处偏远地区,本着减少或取消运行操作人员、减小
142、建筑面积,以达到降低运行成本、提高经济效益的目的,本次设计采用综合自动化方案,取消常规的控制屏,所有控制、信号及测量均由监控系统来实现,考虑到监控系统的调试和故障情况,在保护柜上装设简易跳合闸按纽和红绿灯,以完成断路器的应急跳合闸操作。c) 66千伏部分 本期在66千伏#1线上配置一套微机型距离保护装置。保护装置和预留的#2线的保护装设在一面屏上。d) 主变压器 1、2主变保护分别配置一面微机型保护柜,该保护柜上装设有一套变压器差动保护装置,一套型变压器后备保护装置,一套型变压器非电量保护装置及主变两侧的操作箱。e) 10千伏部分10千伏出线、电容器、所用变均采用微机型保护测控装置,该装置除具
143、有保护和重合闸功能外,还具有遥测遥信遥控的功能。10千伏14出线保护测控装置组成一面屏。10千伏5线、1所用变、1电容器及分段保护测控装置组成一面屏。10千伏69出线保护测控装置组成一面屏。10千伏10线、2所用变、2电容器保护测控装置组成一面屏。f) 公用部分 配置一面公共屏,该屏上装设有66、10千伏电压互感器二次接线回路和10千伏电压并列装置及消谐装置。配置一面小电流接地选线装置屏做全所10千伏出线接地选线用。配置电度表屏两面,做66千伏线路,1、2主变两侧.10千伏出线,1、2电容器的电量计量用。电度表选用全电子式多功能电度表。 变电所装设一组铅酸免维护蓄电池,作为全所保护控制信号回路
144、及事故照明用电源,容量选用150安时。直流系统采用成套直流高频开关电源系统,该系统由两面屏组成,一面为馈电屏,另一面为充电屏。6.2.3 通信部分a)调度关系根据原东北电管局东电调字1989第916号关于新建发电厂、变电所、输电线路调度指挥关系的原则规定的文件精神,结合本工程的建设规模及该风力发电场所在地理位置,该风力发电场应由*供电公司地调负责调度指挥。b)通信通道在66千伏线路上建1路12芯OPGW光缆通道,作为调度和远动信息的传送通道。通信系统接网方案详见“*风力发电场接网报告”c) 升压站内通信1)升压站内设置一台20门程控调度总机,用于系统联络及所内行政和调度通信。2)升压站内通信和
145、系统调度通信采用一套直流通信电源系统,设置-48V/100A高频开关电源一台、-48V/400Ah免维护蓄电池两组,以浮充方式为光通信设备、程控调度总机供电。3) 升压站内安装当地公网电话一部,解决和当地各部门的通信联系。6.2.4 调度自动化部分a) 调度自动化部分1) 远动信息传输内容*风电场变电所建成后需向调度端传送信息如下: 母线电压、频率;主变压器两侧的有功功率、无功功率、电流;线路有功功率、无功功率、电流;断路器位置、刀闸位置信号;主变压器的本体信号;2) 远动传输方式、传输通道*风场变电所至调度端采用两种方式进行信息传送:1种为采用专线方式,通信速率为6009600bit/s(可
146、调),通信规约采用部颁CDT或IEC60870-5-101规约。第2种采用数据网络方式,通信规约采用IEC60870-5-104规约。b) 所内自动化系统配置原则1) *风力发电场升压站配置一套计算机监控系统,系统应以能接入调度主站系统为原则,实现对全所信息的采集、处理与监视控制。完成事件记录及事故告警等功能,及实现对全所的防误操作.该系统从整体出发,统一考虑测量、控制、远动、五防等功能,避免了功能装置重复配置等弊端,既节省了综合造价,又有利于发电场运行管理和维护。该系统取消常规的控制屏、中央信号屏和远动设备,采用保护与监控相对独立的构成方式,计算机监控系统配置分为间隔层(测控设备)和变电所站
147、控层(后台系统设备)二个层次,监控部分采用全分散测量方式:10千伏测控单元分散安装到开关柜上,主变及66千伏测控单元集中安装在保护屏室。各间隔测控装置完成测量数据的采集和控制输出。,间隔层设备通过网络与站控层进行通信。 系统主要完成功能:模拟量、开关量的采集和处理、控制输出、防误操作、通讯自动电压无功控制、信息远传、GPS对时等功能功能外。还具有良好的人机联系功能: 在当地操作员工作站建立系统数据库,完成画面显示、各种数据打印、制表、维护等。如:风力发电场主接线图及潮流图;各种开关状态及动态数据时实显示;主变、线路的负荷、温度及电流监视;用棒图、曲线形式显示电压、电流、功率等模拟量;对电压、电
148、流、潮流等进行越限监视与告警;遥信状态监视,并有声光信息;电度量的累计;值班员所需的各种技术文件,如主要设备参数表、保护定值表、操作票等;值班表、日报表、年报表等。显示画面可由用户在线以交互式进行修改、定义、编辑、生成、删除。当电网故障时立即推出报警条文,伴以声、光提示。2) 电量计费本工程电量计量关口点的设置在66千伏线路处。本工程在*风力发电场升压站配置一套电量计量装置,该装置负责对关口电度数据的采集和处理,电量计量装置可通过口采集电度量数据。同时应配备路由器以实现与地调电量计费系统网络通信。通信规约:IEC60870-5-102。电量采集装置同时还具备拨号方式实现与主站端电量计费系统的通
149、信。c) 数据网接入为接入电力调度数据网本工程在变电所内列路由器、交换机接入设备一套,直接连接到通信设备2M接口,实现网络通信。d) 系统安全防护依据全国电力二次系统安全防护总体方案和国家经贸委2002第30号令电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护的规定的要求,变电所应采取必要的安全防护措施,设置防火墙和物理隔离设备等,以满足安全区域之间的隔离要求,故本工程列一套安全防护设备。e) 风力发电场远动信息通道纳入接入系统设计统一考虑。6.3 风机组合供电设备配置及线路敷设6.3.1 根据风力发电的特点以及风力发电机机组容量,考虑到风机安装情况,本期工程采用10条10千伏线路分区域联网。单
150、机均采用一机一变的方式升压。以降低线损。为便于运行维护,采用高低压开关设备和变压器布置在一起的美式箱变。具体接线详见主接线图。6.3.2 根据厂家提供的资料,风力发电机中所配置的异步发电机的功率因数为0.620.87。作为功率补偿,在风力发电机组中均装有机压母线电力电容器作为无功补偿,并可根据发电量的不同进行分组投切,以提高风力发电机组的功率因数。当发电机满载时,功率因数一般都能补偿到0.98以上。为减少风电场运行中从系统中吸收的无功,经计算本期工程在升压站内装设2组3000千乏,带有分组投切功能的集合式无功补偿装置。6.3.3 本期工程选用的风力发电机组单机容量为750千瓦,并采用一机一变的
151、方式升压。综合考虑风力发电机组的超发能力以及变压器的过载能力,箱式变电站中的变压器容量选用800千伏安。箱式变电站中所配置的电气设备选型如下:1)、10千伏侧:采用FYN3312 315A 型两位置负荷开关XRNT 15.5kV型后备熔断器 PRNT 15.5kV型插入式熔断器2)、0.7千伏侧选用JXW11000智能型空气断路器3)、变压器选用S10M850型全密闭式变压器。6.3.4 供电线路及敷设 根据风电场的外部条件,为便于运行维护和提高供电可靠性。场区内供电线路全部采用架空绝缘线路。其中由升压站至箱式变电站回路干线选用LGJ-185 ;分支回路选用LGJ-120和LGJ-70型架空绝
152、缘导线。线路全长约41.3公里。由架空绝缘导线路至箱式变电站之间采用一根YJV-22 350 8.7/15kV型交联聚乙烯绝缘电缆,由变压器至风机之间采用一根VV22-3300和一根VV22-3300+1120聚乙烯绝缘及护套电缆并列敷设。高低压电缆线路均采用直埋敷设。3)防雷保护及接地对于风力发电机防雷保护主要应考虑2个方面,一是机舱,二是叶片。机舱防雷保护可以是在机舱外壳后端设一个避雷针,并通过钢质外壳及塔筒接地。叶片的防雷保护,主要是在叶尖两侧安装雷电接收器加以保护。雷电接收器连接一个传导系统,以受控的方式把雷电流引过叶片,并通过轮毂塔筒入地。机舱机的发电机必须使用专用的接地电缆与风机的
153、接地装置连接,而机舱内的其它部件均可与机舱底座直接连接。为满足风机防雷的要求,在风力发电机组周围应设置以垂直接地极为主的环型接地网。根据工程地质报告,场址处地下多为岩石,土壤电阻率较高,因此,设计上考虑采用化学降阻剂进行处理,要求风力发电机组接地网的接地电阻不大于4欧姆。4)风机监控系统为实现风力发电机的集中监控,在升压站内修建了一个监控室。并安装了中央监控系统一套,用以完成对风场内所有风机运行状态及运行参数的集中监测,中央处理器的容量按最终监控100台风机考虑。风力发电机与中央处理机之间采用串行接口方式通信,为此,本期工程需设置4芯自承式光缆35公里,通信电缆采用沿10千伏线路架空敷设。6.
154、4 主要设备材料表一 风电场部分 设 备 材 料 表序号 名 称 规 范单位数量 备 注1风力发电机S50-750,690V,750kW台662风力发电机塔架高度:50米套663箱式变电站YB27/110/850台66410千伏跌落式熔断器RW310/100台66510千避雷器 R5WS15/45台666电力电缆YJV22-3185 8.7/10KV 米10007电力电缆YJV22-350 8.7/10KV米35008电力电缆VV22-3*240, 0.6/1kV 米3300二 电气一次部分 设 备 材 料 表序号 名 称 规 范单位数量 备 注1主变压器SFZ9-25000/66台2668*
155、2.5/11KV,YN,d11Ud=9%66KV套管泄露距离2250mm2六氟化硫断路器LW6-72.5 2000A 31.5KA 组4附弹簧机构3隔离开关GW5-72.5D(W) 1000A 双接地,爬距:2250mm组5配CS17-G机构4隔离开关GW5-72.5D(W) 1000A 单接地,爬距:2250mm组4配CS17-G机构5电流互感器LCWB5-66 2X300/5A台120.5/5P15/5P156电容式电压互感器TYD66/3-0.02HF台366/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3kv7避雷器Y10W1-96/232,爬距:2250mm台3附放电记录器8避雷器Y1.5W
156、1-60/144爬距:2250mm台2附放电记录器9接地变压器DSB300/10100/0.4台210消弧线圈XDJI180/10台211高压开关柜KYNZ12/14 台3主变柜设 备 材 料 表序号名 称规 范单位数量备 注12高压开关柜KYNZ12/11台3主变柜13高压开关柜KYNZ12/07台12出线柜14高压开关柜KYNZ12/32 台2PT柜15高压开关柜KYNZ12/55台2所用变柜16集合式电容器组TBBH2-(1000+2000)组217钢芯铝绞线LGJ-240/30米40018钢芯铝绞线LGJ-150/30米20019端子箱YXW台720动力箱XLW-1-10台121电力电
157、缆VV22-3X25+1X16 0.6/1KV米30022电力电缆VV22-3X16+1X10 0.6/1KV米20023电力电缆VV-3X6+1X4 0.6/1KV米20016集合式电容器组TBBH2-(1000+2000)组217钢芯铝绞线LGJ-240/30米400设 备 材 料 表序号名 称规 范单位数量备 注18钢芯铝绞线LGJ-150/30米20019端子箱YXW台720动力箱XLW-1-10台121电力电缆VV22-3X25+1X16 0.6/1KV米30022电力电缆VV22-3X16+1X10 0.6/1KV米20023电力电缆VV-3X6+1X4 0.6/1KV米20024
158、射灯台1025所用电屏GGD-0.4面2三 二次部分 设 备 材 料 表序号名 称规 范单位数 量备 注1主变压器微机保护柜面2266千伏线路微机距离保护柜面1每面柜两套装置310千伏出线保护测控柜面2每面柜四套装置410千伏出线、所用变、分段、电容器保护测控柜面2一面柜四套装置另一面柜三套装置5小电流接地选线装置柜面16公用柜面17直流柜面28 电度表柜面29控制电缆 KVVP2-22米1200010 , KVVP2米150011电力电缆 VV2米30012铜棒 6米150四 远动部分 设备材料表序号名 称规 范单位数量备 注1计算机监控系统套150监控后台设备套1网络设备套1主变测控柜面2
159、66KV测控柜面1通信控制单元(主备)套1卫星时钟台12电量采集装置及机柜套1113数据网及安全防护设备套1路由器台14交换机台11防火墙台1154逆变电源套16(第 1 页)7 土建部分7.1 升压站部分7.1.1工程概况及工程地质依据电气专业对升压站总体布置,围墙南北长56米,东西长75米。66千伏开关场在南侧,主控制楼和10千伏室内配电装置室北侧,主变压器在中间,所内道路围绕66千伏开关场做成一环形道路,作为主要交通运输和防火通道,道路宽3.5米。由于地势坡度较大,为节省工程造价,土方采用挖填方自平衡方式,围墙基础用毛石挡土墙砌筑。所区建筑布置紧凑合理。升压站本期一次完成主控制楼、10千
160、伏室内配电装置室和辅助建筑,道路、围墙、构支架,25000千伏安主变基础2座,3000千乏电容器组基础2组。形成最终规模。依据工程地质报告,地层结构清楚,地下无不良地质构造,地质构造稳定。可以建筑主。7.1.2 主控制楼和10千伏室内配电装置室及附属建筑新建主控制楼一座(二层),其建筑面积507.5平方米,体积2200立方米;新建10千伏室内配电装置室一座(一层),建筑面积198.25平方米,体积为1100立方米。新建附属建筑一座(一层)为砖混结构,其建筑面积187.15平方米,体积1300立方米。新建主控制楼为砖混结构毛石基础,主控制楼外墙为节能墙,外墙用承重砌块砌筑,外墙墙内夹EPS保温板
161、50厚。屋面结构为轻钢彩板坡屋顶(钢屋架用钢量角钢共4吨)和SP大板,主控室、会议室为木结构吊顶,外墙刷彩色涂料,内墙刮大白三遍,刷乳胶漆两遍。主控制楼地面为高级防滑地面砖地面,楼外大门为不锈钢大门,门斗为塑钢推拉门,楼内门为高级木门,包门口,窗为双框双玻璃塑钢窗,窗口为欧式装饰。室内楼梯扶手为不锈钢钢管扶手15米长。新建10千伏室内配电装置室、附属建筑为砖混结构毛石基础,外墙为节能墙,外墙用承重砌块砌筑,外墙墙内夹EPS保温板50厚,屋面结构为轻钢彩板坡屋顶(钢屋架用钢量角钢分别为4.5吨和3.6吨)和SP大板,地面为细石混凝土面层,外墙刷彩色涂料,内墙刮大白三遍,刷乳胶漆两遍。外门为防盗门
162、和卷帘门。窗为双框双玻璃塑钢窗,窗口为欧式装饰。7.1.3 总交及其它变电所所区需征地81X625022平方米,(按围墙轴线外3米考虑)。总计合7.533亩。土方量为挖填方自平衡方式2300立方米。需新建砖实体围墙毛石基础262米,高2.5米。挡土墙毛石用量1500立方米。墙内外粉刷涂料。墙外设毛石排水沟一道286米。欧式铁艺围墙大门2.6米高,6米宽。小门2.6米高,1.2米宽。大门柱为毛石砌筑,外贴蘑菇石装饰。需新建所内混凝土道路1220平方米,垫所内道路碎石量840立方米。所外进所砂石道路350X4.51575平方米。地上电缆槽0.8米宽,30米长;1.2米宽,70米长。欧式铁艺栅栏1.
163、5米高,50米长。电缆槽下撼砂120立方米。新建地下C20钢筋混凝土事故贮油池一个35立方米。巡视道路水泥方砖300平方米。适当考虑绿化。7.1.4 66千伏构支架及基础部分:构架采用普通中型布置,构支架柱采用钢筋混凝土杆。基础均为C20钢筋混凝土独立式基础。钢横梁均为倒三角形断面,等边角钢格构式横梁,焊接和螺栓连接结构。.新建66千伏出线梁构架:L-1横梁4根钢结构,每根0.28吨;构架柱为人字形杆高为8.5米6组,有一个带端撑,为300预应力钢筋混凝土杆。P-1钢爬梯3个。每个0.12吨;新建66千伏母线构架:L-2横钢梁3根,每根0.35吨;构架柱为人字形杆高为6.5米6组,为300预应
164、力钢筋混凝土杆,P-2钢爬梯3个。每个0.08吨。新建母线桥支架:6个,每个高3.55米为单根,支架横梁用槽钢量1.0吨。新建所用变C20混凝土基础2个,每个6.5立方米。新建25米钢避雷针及基础4个,钢材1.2吨,C20混凝土基础,12立方米。新建6000千乏并联电容器组基础及围栏2组。基础为C20混凝土,铁艺围栏1.8高。新建的设备支架及基础有:新建LW3572.5型六氟化硫断路器基础3组,基础为C20混凝土墩式基础。每组基础混凝土用量为3.0立方米。新建GW566DW型隔离开关支架及基础9组,支架为300钢筋混凝土杆高2.5米,每组2根,基础为C20混凝土墩式基础。新建LCWB566W型
165、电流互感器支架及基础3组,支架为300钢筋混凝土杆高2.5米,每组2根,基础为C20混凝土墩式基础。新建WVB6620HF电压互感器支架及基础1组,支架为300钢筋混凝土杆高2.5米,每组2根,基础为C20混凝土墩式基础。新建Y10W1-96/238型氧化锌避雷器支架及基础1组,支架为300钢筋混凝土杆,高2.5米,每组2根,基础为C20混凝土墩式基础。 新建Y1.5W-60/144型氧化锌避雷器支架及基础2个,支架为300钢筋混凝土杆,高2.5米,每个1根,基础为C20混凝土墩式基础。新建端子箱基础7个,基础C20混凝土墩式基础。每个0.6立方米。7.1.5 主变部分主变构架:为2个独立门形
166、构,L-3钢横梁2根,每根0.85吨; 钢横梁为正三角形断面,格构式螺栓连接结构,构架柱为人字形杆高为11.5米4组,有2个带端撑,为300预应力钢筋混凝土杆,P-3钢爬梯2个。每个0.18吨。新建SFZ9-25000/66型电力变压器钢筋混凝土基础2个,C20混凝土每个60立方米7.2. 采暖通风7.2.1 主控制楼热负荷为80kW,采暖设备采用辐射电暖器,控制采用中央温控系统,该系统可集中控制所有区域的温度,可实现不同时间不同温度的设定,便于集中管理,节约能源。主控制室、会议室采用分体柜式空调器。7.2.2 附属建筑热负荷为30 kW,采暖设备采用中温辐射器,控制设在主控楼内的主控制室。7
167、.3 给排水部分:7.3.1.给排水部分: 给水水源为在场内打深井一眼,设备选用深井潜水泵,给水经全自动量子净化器过滤处理后,再由变频调速给水设备向场内建筑物供水。由于场内生活污水无处排放,故场内生活污水经化粪池沉淀处理后排至渗水井内。7.3 场区性建筑7.3.1 为便于风力发电机安装检修及运行维护,在每排风机前修建4.5米宽砂石路,并分别与进场公路相连,以形成畅通的安装、检修、运输通道。本期工程规划共需修建4.5米宽砂石路35公里(其中一部分可利用既有的乡道)。安装过程中大型吊车通行的道路宽度按7.5米考虑(只考虑临时征地)。7.3.2 *风力发电场规划场区内地势开阔,多为起伏较大的山丘,平
168、均海拨高度为180-280米。根据工程地质勘察结果可知:该场区地层结构至上而下为耕土、粉质粘土。承载力为150Kpa以上,根据以往工程,风力发电机基础深度约为2.8米左右。地基土能满足安装风机的要求。风力发电机基础可参照厂家提供的基础参考图经设计校验后进行施工。基础型式为:独立式钢筋混凝土正八角形结构。参照厂家提供的基础参考图资料,估列风力发电机基础66个,每个基础混凝土量为198立方米,钢筋28吨。箱式变电站采用内空腔混凝土结构,每个基础约10立方米。8 消防设计8.1 设计依据 建筑设计防火规范(GBJ1687) 火力发电厂与变电所设计防火规范(GB5022996) 35110KV变电所设
169、计规程(GB5005992) 建筑灭火器配置设计规范(GBJ14090) 电力设备典型消防规程(DL502796) 8.2 消防设计原则依照国家及各部门有关消防规范规定,考虑到变电所的实际特点,遵照以防为主,防消结合的原则,做到以自主灭火为主,外援为辅。8.3 主变压器灭火装置本变电所主变压器单台容量为25000kVA,依据“电力设备典型消防规程”的规定,在变压器附近配置适量的推车式和手提式磷酸氨盐灭火器,以用于主变压器的外部防火需要。8.4 升压站内化学灭火设计主控楼火灾危险性为戊类,建筑物耐火等级为二级,根据建筑物规模,依据建筑设计防火规范,场区及建筑物不设水消防设施,建筑物及电气设备室的
170、灭火均按化学灭火方案设计。因监控、保护屏室内多为精密控制及保护设备,依据“35110KV变电所设计规程”,均选用灭火后不会引起污损的CO2灭火器。其它电气设备的灭火,均选用手提式磷酸氨盐灭火器8.5 风力发电组灭火设计:在每台风力发电机塔筒内设置1台手提式磷酸氨盐灭火器,用于扑灭塔筒内的电器设备及箱变可能出现的火灾。8.6 建筑物消防变电所内各建筑物之间的距离符合防火要求。主控制楼的安全出口、安全疏散措施满足防火要求。建筑物中易发生火灾的房间均设计成弹簧门或向外开启的防火门,内部装修材料均采用防火性能较好的材料。主控制楼和10千伏配电装置室的电缆从室外进入室内的入口处采用防火堵料封堵,以防止电
171、缆火灾的蔓延。9 环境保护和水土保持设计及社会影响评价9.1 节能及环保效应*风力发电场地处*市,所发出的电能将通过66千伏线路送入铁岭地区电网中,而目前铁岭地区电源结构是以火力发电为主的电网。风能是一种可再生的、清洁的能源。风力发电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。生产过程中不排放任何有害气体,不污染环境。本期工程选择的风力发电机叶轮转速较低一般在20转/每分钟,其产生的噪声较小,本期工程所安装的风力发电机距居民点较远,且附近没有广播、通讯设施,因此,不会对周围环境造成不良影响。按*风力发电场本期工程安装风力发电机49500千瓦,年上网电量为9991.4万度,与燃煤
172、的火电相比,按单位度电标煤煤耗350克/度计,每年可为国家节约标煤34970吨。相应每年可减少向大气排放有害气体及废渣: 冲灰渣水 243吨烟尘 819吨二氧化硫 1042吨 二氧化氮 90吨 一氧化碳 8.7吨二氧化碳 91125吨碳氢化合物 3.4吨 炉渣 1657吨 二氧化硫随着雨水排放到地面,被称为“酸雨”,会使水库、河流、湖泊的酸度增加,影响农业和林业生长、鱼类繁殖,引起建筑物、材料、文化资源的腐蚀,以及影响人类健康等。而二氧化碳的排放会使地球表面温度升高,产生“温室效应”。从以上比较可以看出风力发电在环境保护方面的作用,风力发电占电网容量的比重越大,对保护生态环境的作用越明显。根据
173、京都议定书和CDM项目管理暂行办法的有关规定,建议将本项目纳入CDM开发项目9.2 风力发电场污染防治措施 风力发电场内的升压站建筑采暖,热源采用智能型电暖器,无废气和灰渣排放。 由于该风电场采用就近打井的方式,用于解决生产和生活用水。生活用水应符合生活饮用水卫生标准(GB5749-85)要求。 风力发电场的运行和监控在升压站内进行控制,正常运行时风力发电场工作人员10人左右,生活污水最大排放量为2吨/日,无生产废水排放。 对生活废水采用砖砌化粪池处理后,经排水管线排入所外排水沟,对周围环境不会造成污染。 据厂家提供的资料,距风电机200米以外,噪声在50dB以下。根据工业企业厂界噪声标准(G
174、B12348-90),风力发电场边界距周围村庄的距离应按工业企业厂界噪声标准中类标准执行,即昼间不超过60dB(A),夜间不超过50dB(A)。因此,风力发电机组应布置在距周围村庄200米以外。9.3 施工期环境影响及保护措施9.3.1 由于场址地处丘陵地区,在施工中要尽量从减少原有植被扰动的角度考虑选择施工机械,制定施工期的环境管理监控计划,严格限定施工场地和运输路线,防止施工作业活动破坏生态环境。9.3.2 对施工中可能造成土地碎裂的地方,要有相关的技术措施。以减少破碎化的程度。埋设电缆线路时需将表层土壤单独存放,以用于回填覆盖;对施工中产生的弃土,全部用于场区道路的路基。9.3.3 施工
175、后在道路两侧及升压站内进行绿化,在风机基础周围对坡面进行平整,同时恢复原有植被,防止水土流失。9.4 社会影响评价9.4.1 *风力发电场的建设,能够带动当地旅游业的发展 按*风力发电场远期规划,本风力发电场可安装66台,单机容量为750千瓦的风力发电机组,机组采用乳白色圆锥形塔架,轮毂高度50米,风轮直径50米。按远期规模建成后,将成为一处南北长约7公里,东西宽约4公里的沿山梁排布的风力发电机群。在蓝天白云下面白色的机群迎风旋转,形成了一幅蔚为壮观的动态风景画,将成为当地的一个高科技、绿色能源基地,成为一个独具特色的旅游观赏景点。配合当地农业旅游项目,必将促进和带动当地旅游业的发展。9.4.
176、2 *风力发电场的建设,有利于增加当地就业机会,增加税收,带动地区经济的发展按*风力发电场本期工程安装66台机组的规划,将建设场区道路约35公里,风力发电机组基础66个,混凝土工程量约13068 立方米,完成土方工程量 91808立方米,将为当地提供大量的劳动力就业机会,同时,在风力发电场运行后,仍需补充部分技术工人,可增加当地就业机会。按*风力发电场最终安装66台750千瓦机组计算,装机容量为49500千瓦,预计年均上缴税金总额约为1200万元。9.4.3 风力发电是新能源项目,符合国家能源产业政策的发展要求。风能是一种洁净的、可再生的一次能源,风力发电是一种不消耗矿物质能源、不污染环境、建
177、设周期短、建设规模灵活、具有良好社会效益和经济效益的能源建设项目。*地区风能资源丰富,风力发电在该地区具有较好的发展前景,同时该项目的建设对于拉动地方经济,实施可持续发展也具有十分重要的意义。9.4.4 有利于促进风力发电机组及部件的国产化,加快我国风力发电事业的发展。 近年来,风力发电在我国许多地区有了长足的进步和发展,但目前在国内运行的风力发电机均为国外引进,只有少量的组装或处于试运行状态的国产机组。由于进口风力发电机组的造价较高,在很大程度上制约了我国风力发电的发展。通过*风力发电场的建设,选择适合本地区风能资源特点,性能优良的风力发电机组的制造技术,通过实际运行,对于国产风力发电机组的
178、进一步改进、完善、逐步形成产业化,从而降低工程造价,是十分必要的。我国幅员辽阔,有着丰富的风能资源,面对风力发电在我国广阔的发展前景,风力发电机制造业市场需求量将逐年增大。通过引进、消化、吸收国外风力发电机组制造技术,加快我国风力发电机组制造国产化的步伐,对于加快国家机电行业产品升级,调整产业结构,具有十分重要的意义。因此,建设*风力发电场不仅具有较好经济效益,同时也具有显著的社会效益。10 风电场规划土地利用情况10.1 规划选址 *风电场场址位于*市西南的高力沟、四家子村附近,场址距距*市区约9公里。该风场处于*市西部的山丘地带,场区范围内平均海拔高度为180-260米。风电场行风方向为地
179、形起伏平缓的山丘地,场区范围内均为荒地、山坡地或林地。规划场区范围北至验尸场,西至四家子村西侧山梁,东至大树林子村、小树林子村西侧山梁,南至段家沟村北侧山梁。规划场区南北长约7公里,东西宽约4公里。场区规划面积为28平方公里。在由于其特定的地理位置和特殊有利的地形条件,对流经该风电场的风具有明显的加速作用,因而风场风资源丰富。县级柏油公路从场址附近通过,交通运输方便。风机排列排距约400米,风机间距约250米,本期工程计划安装66台750千瓦的风力发电机组。风力发电机组安装位置详见“风机位置布置图”。10.2 场址规划土地利用的情况*风力发电场场址处现为荒地或林地,按*风力发电场本期工程安装6
180、6台机组的规划,其建设用地分为以下两部分:10.2.1 工程永久性征地:a) 在每排风机前修建4.5米宽砂石路,并分别与进场公路相连,以形成畅通的安装、检修、运输通道。本期工程共需修建4.5米宽砂石路35公里(其中一部分可利用既有的乡道),共需征地315亩。b) 风力发电机组基础及箱式变电站征地:每台0.4亩,共需征地26.4亩。c)升压站占地:8.32亩合计:349.72亩10.2.2 工程临时征地地: a)10千伏线路 25亩 b)建筑工地:12亩c)设备存放场地8亩d) 风机吊装场地:45亩e) 吊车进场道路:78.8亩合计:168.8亩占地情况一览表序号项目占地面积(亩)土地类型备注1
181、厂区道路315荒地或林地2风力发电机组及箱变26.4荒地或林地3升压站8.32荒地或林地4临时占地168.8荒地或林地合计518.5 根据规划设计,*风力发电场本期工程约需永久性征地349.72亩,临时占地168.8亩,可研报告投资估算列入土地补偿资金1289万元。11 施工组织设计11.1 机构编制及人员培训*风力发电场隶属于*风能开发有限公司。为加强该风电场建设管理工作,该公司现已成立了工程指挥部,并由*风能开发有限公司的相关部门,负责该风电场的建设和管理工作。该公司机构设置如下: 1、经理1人 2、运行、检修维护、后勤人员共计29人 总计:30人 其中:场长1人 运行班长2人 专工1人
182、运行、检修:24人司机:1人 为保证风力发电场建成后的安全,可靠运行,在风机投入运行前应组织风场的运行、检修人员进行专门的培训,并适时安排风机制造厂家对运行、检修人员进行技术交流和培训。培养一批风力发电方面的专门人材,为风力发电事业的发展贮备技术力量。10.2 施工组织及进度 *风力发电场地处*市西南部地区,靠近公路,交通运输方便,本期工程安装750千瓦风力发电机66台,涉及到的主要工程量有:风力发电机基础、变压器基础,风力发电机及变压器组设备的安装调试。66千伏线路及变电所的建设。11.2.1 升压站部分:1) 主变压器安装及调试2) 10千伏出线开关柜及保护安装、调试。3) 66千伏配电装
183、置的安装、调试。 升压站部分施工周期为4个月。10.2.2 66千伏联网线路:本期工程建设66千伏线路15公里,采用双回路塔挂单回LGJ240导线。基础施工期为2个月,组塔、架线施工期为3个月。11.2.3 风电场部分1) 风力发电机及箱式变电站基础施工期为4个月。2) 场区10千伏电缆线路施工期为2个月3) 风力发电机安装调试期:5个月(含箱式变电站、及线路安装)如果条件具备,以上三部分工程可同时开工。根据以往工程情况,设备从签定合同至设备到达施工现场需5个月的时间,如果在此期间国内设备安装及风机基础施工完毕,那么,待风力发电机组运至现场后即可进行安装调试,预计本期工程总工期为12个月11.
184、3 施工设备、施工条件11.3.1 施工设备 66千伏升压站及66千伏线路,由于工程量小安装施工较为方便,备有一台20吨吊车即可进行完成土建及设备安装工作,此外,需由施工单位配备电力工程施工中所需的专用仪器及设备。本风电场的风力发电机组及塔筒均在浙江温州生产。须用大型平板车将集装箱运至*风电场。作业程序可考虑用2台50吨的吊车进行掏箱及地面组装工作,参照以往工程,施工时可采用双吊车起吊的方案,将塔架逐级起吊安装。机舱、叶轮分别在地面组装后整体起吊。 预计需要大型施工机械: 50吨吊车:2台 200吨履带吊车:1台11.3.2、施工条件 1)、目前县级公路在场区附近通过,施工材料及设备运输条件较
185、好。 2)、从城子村的农电线路接引出1条10千伏线路,作为临时施工电源。3)、在场区内打2个深井和利用升压站内的生活用水(深井泵房)作为施工水源。11.4 风力发电机组的安装1) 风力发电机通常由以下几个部分:机舱、叶轮、塔架、地面控制柜、开关柜组成。下表为(S50/750)风力发电机主要部件参数。项目单位数量机舱(不包括叶轮)吨23发电机吨4.5叶片吨3.5叶轮吨15塔架(含平台、梯子等附件)吨53机舱(不包括叶轮)吨232) 吊车:主吊车:主吊车用来提升风机的所有主要部件。选择吊车的参数是机舱的重量和吊车的臂长。机舱的重量: 23000 kg.吊车的臂长:从地基的中心点到吊车臂长基础的中心
186、点的长度,为12米。 从地基到机舱的顶端的高度为50米,从这个参数可以计算出吊车臂长的最小长度。S50/750型风机,塔架高度为50,可以采用200吨履带式吊车起吊。尾吊: 尾吊用于帮助主吊车提升塔架和叶轮。它帮助主吊保持部件在吊装时向上位置。它同时可以单独用于在地面组装叶轮,尾吊的另一个用途是将风机的部件从卡车上卸车。尾吊的吨位为50。卡车起重机:这台吊车是为了在设备安装期间在风场内搬运设备附件和重型工具之用。这台吊车的吨位在4 - 5吨左右。3) 安装工具:普通工具:包括扳手,普通和冲击扳手套,棘轮扳手套,艾伦扳手,螺丝刀及其它工具。 电动工具:包括电钻,电冲击扳手和柴油/汽油发电机, 4
187、.5 kW.钮矩扳手:包括不同钮矩范围的钮矩扳手。同时需要一套液压扳手,一套泵系统也包括在其中。特殊工具:包括特殊设计的用于安装风力发电机的专用工具。主要是包括塔架吊装齿轮,机舱吊装齿轮,叶片搬运齿轮,叶轮组装平台,以及叶轮吊装齿轮。4) 风机安装的主要工作a) 塔架安装:先将塔架的下段垂直吊装到地基底法兰上,再将中段塔架垂直,并放置到已安装完毕的下段塔架上,最后将上段塔架垂直,并放置到已安装完毕的中段塔架上。b) 安装机舱:机舱提升,并定位在塔架的顶端,“交叉”紧固连接螺栓紧固,并将风向标和风速仪安装在机舱的顶部。c) 地面组装叶轮:将轮毂定位在叶轮的平台上.依次将三个个叶片固定在轮毂上。d
188、) 叶轮安装:将叶轮吊装齿轮固定在轮毂上,用主吊和辅助吊车起吊叶轮,当叶轮处在主轴正前方时,用螺栓将叶轮和主轴的组装固定。e)风力发电机内部的接线风力发电机的接线工作主要是安装由控制器至机舱的所有控制电缆及电力电缆。11.5 施工总布置由于本期工程所建的风力发电机组安装场地比较分散,施工场区范围南北长约7公里,东西宽4公里。因此,风力发电机组安装施工时采用材料、设备集中存放,分散施工的方法。拟在城子村附近乡道的北侧设立一个集中的场地,分别设置风力发电机组设备转运站、混凝土集中搅拌站、施工材料加工场、施工单位临建等设施,以满足施工的要求。位置详见“施工组织总平面图”12 劳动安全卫生12.1 概
189、述12.1.1 设计依据 设计采用的主要规程、规定如下: (1) 35110KV变电所设计规范(GB 50059-92) (2)高压配电装置设计技术规程(SDJ5-85) (3)并联电容器装置设计技术规程(GB 50227-95) (4)交流电力装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 620-1997) (5)交流电气装置的接地(DL/T 612-1997) (6)电力工程电缆设计规程(GB 50217-94)(7)火力发电厂生活消防给水和排水设计技术规定(DLGJ24-81) (8)导体和电器选择设计技术规定(SDGJ 14-86) (9)火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定(DL/T50
190、35-2004)12.1.2 变电所职业危害分析及防治措施 *风力发电场地处*市西南部地区,结合当地自然环境及条件的特点,配电装置采用屋外布置,考虑了对运行维护人员、检修人员、施工人员的方便和安全。由于大型的充油充气的设备布置在屋外、对防火、防爆、防毒、防噪声等均比较有利。变电所内设有主控楼和辅属建筑,主控制楼中设有采暖和空调,运行人员的生产和生活条件给予了较好的安排。在设备的选择上,对职工的劳动安全卫生也进行了充分的重视。设计严格执行了劳动安全卫生方面的有关设计规程、规范、规定。下面将具体介绍有关措施。12.2 劳动安全卫生措施12.2.1 防火防爆 根据变电所生产运行和总平面布置,将所区划
191、分为生产区和所前设施区两大部分。 生产区包括各级电压的配电装置、主变压器、无功补偿装置等。 所前设施区包括主控楼和辅助建筑。 由于变电所生产性质所决定,一般有一个出入口均能满足要求,故本变电所设一主出入口。所内生产区和所前设施区均设有道路,主通道形成环状。消防车可顺利通行并到达各建筑物附近。 根据设计技术规定,变电所区内各建(构)筑物的间距,除满足电气有关规定要求外,其间距均大于10m,符合防火规定要求。 遵照建筑设计防火规范及35110KV变电所设计规范的规定,本工程所用建(构)筑物的耐火等级,按其在生产过程中的火灾危险性确定,并按下表规定执行。序号建(构)筑物名称火灾危险性最低耐火等级1主
192、控制楼戊级二级2检修间丁级二级3汽车库丁级二级4材料、备品库戊级三级5总事故油池二级6办公室、传达室三级7水泵房戊级二级 本工程主控制楼的安全疏散措施也均能满足防火要求,主控制楼设有两个安全出口,供疏散用的走道、楼梯、门的宽度亦均满足防水火规定要求。对电气检修等联合建筑中,设计按其各部分亦均设有各自的安全出口。其中蓄电池室门外为公共走廊,设计采用为防火门。对主控制楼所有电缆沟道进入口处,设计采用防火堵料进行隔断,沟道采用防火堵料等防火材料堵塞严密。 所内主变压器为多油设备,设计除在下部设有贮油坑外,另设有总事故油池。 本工程主控楼、主变场地及开关场等均设有化学灭火设备。 上述设计能够保证变电所
193、的防火防爆措施的有效值。根据风力发电机组分散安装的特点,在每台风机的塔筒内配备1套化学灭火设备。12.2.2 防毒防化学伤害 根据工业企业设计卫生标准和火力发电厂采暖通风空气调节设计技术规定的规定,本工程对蓄电池室易产生挥发腐蚀物质的工作场所,设计均采用机械送风、机械排风。排风机按室内每小时不小于6次换气量选择风机,风机及电机为防爆型,室内负压运行。对蓄电池室墙裙和地面采用耐酸磁砖,墙面及顶棚刷耐酸油漆。12.2.3 防电伤防机械伤害和其他伤害 变电所布置在野外空旷地域,周围无较大在建筑物,且所内多数电气设备是在室外高电压状态下工作。因此变电所设计过程中,采取严格的防雷接地系统;防雷采用了避雷
194、针和避雷器。为了保证人身和设备的安全,变电所内设有接地装置。同时对可能将接地装置的高电位引向所外,或将低电位引向所内的设施,将采取隔离措施。 为检修安全的需要隔离开关设置了接地刀闸。 为防止误操作,隔离开关与相应的断路器、接地刀闸和母线接地器之间,装设防止误操作的闭锁装置以保证运行人员的安全。 根据高压配电装置设计技术规程(SDJ5-85)的规定,对于高电压电气设备的运行,亦采取严格的防护措施。屋外配电装置按安全净距布置,配电装置用围栏与所前区隔开,以防外人进入,在电气外绝缘体最低部位距地面,户外小于2.5m,户内小于2.3m时,装设固定遮栏;配电装置的各种通道的最小宽度也均符合安全要求。 在
195、变电所设计中,对静电感应场强水平,是根据220500KV变电所设计技术规程有关标准加以控制设计的,在配电装置内设备附近的静电感应场强水平(离地1.5m空间场强),不宜超过10KV/m,少部地区可允许达15KV/m。 本工程设计满足上述要求。 变电所生产生活用水为地下水,水质经处理后符合生活饮用水卫生标准(GB5749-85)。 根据220500KV变电所设计技术规程规定,本工程在主控制楼、监控室、蓄电池室、配电装置室及主要通道,安全出入口等处,均设有事故照明,其设计采用白炽灯兼作正常照明,事故电源能自动切换到蓄电池电源。12.2.4 防暑防寒 变电所的采暖通风及空调设计按火力发电厂采暖通风与空
196、气调节设计技术规定执行。 凡所内有人值班、办公、生活的房间及工艺设备需要采暖的房间,均设置了采暖设施。 全所采暖采用低温辐射板和自动调温的电暖气。监控室室、继电器室、均设置空调,其室内温度维持在1630。12.2.5 防噪声 变电所内噪声防护设计是以220500KV变电所设计技术规程为依据,在设计中,针对产生噪声的电力变压器采取了相应的防护减噪措施。 主要措施是从布置上使运行人员的主控值班室和休息室远离主变压器的位置。布置间隔距离大约25米以上。从同类变电所实测噪声值来看,其最大噪声值均可满足设计规程的要求。12.2.6 防高空作业跌落事故由于风力发电机组轮毂高度为50米,风机塔筒的组装,机舱
197、、风轮吊装及机组的调试等均为高空作业。因此,施工时必须做好施工作业指导书和施工组织措施,确保施工作业的安全。 综上所述,为使风电场投产后能够安全运行,本设计结合风电场和变电所的生产性质及特点,相应采取各种技术措施及各种防范设施,有效地改善职工的劳动条件,保护职工的安全健康,可以使职工的劳动条件达到或接近国家和能源部关于劳动安全和工业卫生标准及规范、规定要求。13 工程设计概算13.1 概述*风力发电场新建工程建设规模为66台750千瓦风力发电机组及相应的配套设施, 工程总投资为43865万元, 其中风力发电场工程静态投资42817万元、单位投资8650元/千瓦,风力发电场工程动态投资43865
198、万元、单位投资8862元/千瓦。13.2 编制依据依据国家发展和改革委员会办公厅文件,发改办能源(*)899号文国家发展和改革委员会办公厅关于印发风电场工程前期工作有关规定的通知附件一风电场工程可行性研究报告编制办法、附件二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。13.3 工程量 依据本院各设计专业提供的可研资料及设备材料清册。13.4 定额定额采用国家经贸委2002年15号文颁发的电力建设工程概算定额, 中国电力企业联合会中电联技经2002年48号文颁发的电力建设工程调试定额。13.5 工资建筑、安装工程人工费单价依据中华人民共和国国家经济贸易委员会2002年第15号文颁布的电力
199、工程建设概算定额, 建筑工程19.5元/工日、安装工程21.00元/工日。工资性津贴补差执行原东北电力集团公司电建定字199617号文, 工资性津贴补差1.36元/工日。人工工日单价调整按中电联技经200274号文关于调整电力工程建设火电、送变电工程定额人工工日单价的通知计列, 安装工程每工日增加4元、建筑工程每工日增加3元, 以上调整部分按价差处理只取税金。13.6 设备价格设备价格按询价计列,其中风力发电机组4600元/千瓦。13.7 材料价格建筑材料按#工程造价信息*年第4期发布的建筑材料价格计列,安装材料按东电定额(2002)06号文件颁发的东北电力建设工程装置性材料信息价格计列。13
200、.8 其他13.8.1 建设期贷款年利率按6.12%计列。13.8.2 基本预备费按3%计列。14 财务评价14.1 编制原则及依据经济评价依据国家计委和建设部1993年颁发的建设项目经济评价方法与参数(第二版),及国家发展和改革委员会办公厅文件,发改办能源(*)899号文国家发展和改革委员会办公厅关于印发风电场工程前期工作有关规定的通知附件一风电场工程可行性研究报告编制办法进行编制。14.2 资金筹措 经济评价总投资(不含建贷利息和流动资金)为42817万元, 注册资本金按20%计列, 其余部分投资按贷款考虑, 贷款年率利为6.12%。14.3经济评价主要参数装机容量:49500KW 年发电
201、量:12809.5万KWH机组可利用率、厂用电率:22% 年上网电量:9991.4万KWH上网电价(不含税):0.599元/KWH职工人数: 30人 年人均工资:30000元福利费率(按工资额提取): 60% 管理费率(按工资额): 100%维修费率(按总投资提取): 1% 材料费率(按装机容量): 3元/KW维修费与材料费递增率: 2%、10% 固定资产折旧年限: 15年增值税率: 8.5% 城市建设税率: 7%教育附加税率: 3% 所得税率: 33%14.4 清偿能力分析贷款按10年偿还锁定计算。还贷资金主要包括还贷折旧和还贷利润。通过资产负债的计算,表明该项目在整个计算期内资产负债率较低
202、、偿债能力较强。14.5 盈利能力分析通过现金流量(项目投资)的计算财务内部收益率8.70%大于电力行业基准收益率8,财务净现值1920万元,投资回收期9.8年。 根据损益表的计算,按10年偿还全部贷款后投资利润率为5.27%、投资利税率为6.43%、资本金利润率为26.98%。14.6电价测算在清偿能力分析和盈利能力分析的基础上,对几种内部收益率(项目投资)情况下的上网电价进行了测算,见下表。上网电价测算表项目内部收益率(项目投资)内部收益率(资本金)上网电价(不含增值税)上网电价(含增值税)18%9.16%0.567元/KWH0.615元/KWH28.2%9.57%0.576元/KWH0.
203、625元/KWH38.5%10.21%0.590元/KWH0.640元/KWH48.7%10.63%0.599元/KWH0.650元/KWH14.7 结论根据以上分析,该项目的各项主要经济评价指标(全部投资)均能够满足电力行业的要求, 因此从财务评价方面考虑,该项目是可行的。 风力发电工程是一个一次性投资很大,但运行成本很低,无污染,不消耗矿物质能源的洁净的新能源项目,具有很好的社会效益和经济效益。因此,建议抓紧该项目的立项及建设。15 附件:新疆金风750千瓦风力发电机组运行记录。16 附图序号编 号图 名备 注1附图1升压站电气主接线2附图2升压站电气平面布置图3附图3短路电流计算结果表4
204、附图4主要电气设备选择结果表5附图5风机接线示意图6附图610千伏线路示意图7附图7施工组织总平面示意图8附图8主控制楼和10千伏配电装置室一层平面图9附图9主控制楼二层平面图10附图10主控制楼和10千伏配电装置室立面图11附图11附属建筑平面、立面图12附图12风机位置布置图13附图13*风电场接网方案示意图风力发电建设项目可行性研究报告目 录1. 总论41.1 项目提出的背景,投资的必要性和经济意义51.1.1 项目提出的背景51.1.2 投资的必要性61.1.2.1 世界风能开发现状与展望61.1.2.2 风力发电原理101.1.2.3 风力发电技术已相当成熟101.1.2.4 风能经
205、济111.1.2.5 风能资源十分丰富141.1.2.6 风电成本已具有市场竞争力151.1.2.7 我国风电行业的发展历程171.1.2.8 我国风电行业发展现状181.1.2.9 潜在市场及发展趋势201.1.2.9.1 潜在市场201.1.2.9.2 发展趋势221.1.2.10 我国几大风电场介绍291.1.2.11 国家对风电投资的政策291.1.2.11.1 世界鼓励风电的政策措施291.1.2.11.2 长期保护性电价301.1.2.11.3 可再生能源配额政策301.1.2.11.4 公共效益基金311.1.2.11.5 招投标政策311.1.2.11.6 我国对风电发展的政策
206、321.1.3 投资的经济意义391.2 研究工作的依据和范围401.2.1 国家有关的发展规划、计划文件。包括对该行业的鼓励、特许、限制、禁止等有关规定。401.2.2 拟建地区的环境现状资料411.2.3 主要工艺和装置的技术资料及自然、社会、经济方面的有关资料等等。421.2.3.1 方案一421.2.3.2 方案二422. 需求预测和拟建规模432.1 国内外需求情况的预测432.2 国内现有工厂生产能力的调查452.3 销售预测、价格分析、产品竞争能力,进入国际市场的前景482.4. 投资估算与资金筹措482.4.1 方案一492.4.1.1 盈亏平衡分析、利润、净现金流量分析493
207、.投资决策评价493.1.投资期法503.2. 净现值法503.3 方案二513.4 方案二523.4.1 盈亏平衡分析、利润、净现金流量分析533.4.2 投资决策评价544. 风电企业564.1 战略计划565 风险的估计595.1 政策风险595.2 行业风险605.3 技术风险616 实施计划621. 总论风能是太阳能的转化形式,是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然能源。受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动,自20 世纪70 年代中期以来,世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。特别是自20 世纪90 年代初以来,现代风能的最主要利用形式风力发电的发展十
208、分迅速,世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30,从1990 年的216 万千瓦上升到2003 年的4020 万千瓦。与此同时,限制风能大规模商业开发利用的主要因素风力发电成本在过去 20 年中有了大幅的下降。随风力资源的不同、风电场规模不同和采用技术不同,风力发电成本也有所不同。目前低风力发电成本已降至35 美分/千瓦时,高风力发电成本也降至1012 美分/千瓦时。到2010 年,它们将分别降至24 美分/千瓦时和69 美分/千瓦时,达到和化石能源相竞争的水平。随着风能这一态势的发展,世界风力发电机的装机容量到 2020 年预计会达到12.45亿千瓦,发电量占世界电力消费量的12。因此,风
209、能将是21 世纪最有发展前途的绿色能源,是当前人类社会经济可持续发展的最主要的新动力源之一。1.1 项目提出的背景,投资的必要性和经济意义1.1.1 项目提出的背景十六大提出 2020 年我国国内生产总值(GDP)要实现比2000 年翻两番的总目标,以多大的能源代价实现这个总目标引起广泛关注。如果能源消费也随之翻两番的话,到2020年我国能源消费总量将达到每年近60 亿吨标准煤!而我国常规能源的剩余可采总储量仅为1500 亿吨标准煤,仅够我国使用25 年!国家电监委预计今年的电力缺口在2000 万千瓦,供需矛盾比去年更加突出。需要特别注意的是,现阶段我国人均能源消费量只有世界人均能源消费水平的
210、一半,而人均电力消费量则仅仅是美国的113、日本的18。解决能源和电力短缺的战略途径有两个:其一是节能,但节能只能缓解紧缺问题;其二是大力增加能源的供给。从能源技术的角度来看,一个需要回答的问题是:哪些能源才是解决我国能源和电力短缺的最现实的战略选择呢?资料表明,我国的煤炭资源仅能维持 20 年使用;2003 年我国共进口石油1.1 亿吨;我国水能资源经济可开发量为3.9 亿千瓦,年发电量1.7 万亿千瓦时;显然,利用常规能源不能解决我国的能源和电力短缺。在当前能源紧缺的背景下,发展风电意义重大,发展风电刻不容缓。1.1.2 投资的必要性1.1.2.1 世界风能开发现状与展望以煤炭、天然气、石
211、油、水利和核物质为原料或资源的传统电力开发造成了大量的环境负担,如环境污染、酸雨、气候异常、放射性废物处理、石油泄露等等。而以风能为资源的电力开发对环境的影响则十分微小,具有显著的环境友好特性,是典型的清洁能源。在四级风区(每小时.公里),一座千瓦的风电机,平均每年可以替代热电厂吨的、.吨的和.吨的排放。风能资源无穷无尽,产能丰富。根据美国风能协会()的估计,如果要产生美国可开采风能的能源总量,每年需要燃烧亿桶原油(几乎是目前世界全部原油产量)。但与石油相比,风能却是可再生的资源,失而复得,同时风能具有自主性的特点,不会受到国际争端造成的价格震荡和禁运等冲击。测算,在美国使用现有技术,利用不到
212、的土地开发风能,可以提供的国家电力需求。而的土地中,只有是设备安装等必须使用的,其他还可以继续用于农业或畜牧业。风能资源比较丰富的地区大多边远,风能开发为边远地区就业增长、经济发展、农业用地增加收入等带来机会。从世界范围看,风能和太阳能产业可能成为新世纪制造业中就业机会最多的产业之一。全球风能资源极为丰富,而且分布在几乎所有地区和国家。技术上可以利用的资源总量估计约53106 亿度/年。1973 年发生石油危机以后,欧美发达国家为寻找替代化石燃料的能源,投入大量经费,动员高科技产业,利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制现代风力发动机组,开创了风能利用的新时期。由于风能开
213、发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景,经过 30 年的努力,世界风电发展取得了引人注目的成绩。近年来风电技术有了巨大的进步,风电开发在各种能源开发中增速最快:全球风电装机总量至年的年间增长倍,由年的兆瓦增至年的 兆瓦,增加了.万兆瓦,平均年增幅达。而风能售价也已能为电力用户所承受:一些美国的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到.美分千瓦小时,此售价使得美国家庭有的电力可以通过购买风电获得,而每个月只需支付美元。风电一直是世界上增长最快并且不断超越其预期发展速度的能源,19972002 年全球风电累计装机容量的平均增长率一直保持在33,而每年新增风电装机容量的增长率则更高,平均为35.7
214、。2004 年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了风力12关于2020年风电达到世界电力总量的12的蓝图的报告,“风力12”的蓝图展示出风力发电不再是一种可有可无的补充能源,已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。根据“风力12”发表的20052020 年世界风电和电力需求增长的预测报告,按照风电目前的发展趋势,将20052007 年期间的平均当年装机容量增长率设为25是可行的,20082012 年期间降为20,以后到2015 年期间再降为15,20172020 年期间再降为10。推算的结果2010 年风电装机1.98 亿千瓦,风电电量0.43104亿度,2020 年风电装机12.45 亿千
215、瓦,风电电量3.05104 亿度,占当时世界总电消费量25.58104 亿度的11.9。按2007 年预计的装机容量0.4 亿千瓦计算,假设每台单机1500 千瓦,则需要齿轮箱26667 台,按每台120 万人民币计算,则市场规模达到320 亿元人民币,而且其市场规模每年还按20的速度递增,在2020 年将达到1272 亿元人民币的市场规模。经过三十多年的努力,世界风电发展取得了令人注目的成绩,世界风力发电成本迅速下降,从1983 年的15.3 美分/度,下降到1999 年的4.9 美分/度,表2 为2003 年世界风能开发利用前10 个国家风电装机及市场份额。目前欧洲占全世界风电装机容量的7
216、4。德国为世界风电发展之首。我国风电发展进展极其缓慢。截止到2003 年底,全国风电场总装机容量仅为56.7 万千瓦,仅占全国总装机容量的0.14。尽管已建有40 个风电场,但平均每个风电场的装机容量不足1.5 万千瓦,远未形成规模效益。从中可以看出中国市场份额最低,但具有相当大的发展潜力。据人民日报2005 年11 月份最新报道:“我国风电发展了20 多年,但至今装机容量还只有76 万千瓦,仅占全国总装机容量的0.2,伴随着技术的突破,从200Kw750Kw风力发电设备的国产化已基本完成,其中600Kw、750Kw 风电设备的国产化率超过90,国内第一台单机1200Kw 的风力风电机在新疆达
217、坂城投入使用。风力发电场的建设异军突起,风力发电的成本降至每千瓦时0.38 元左右,与火力发电的成本已相当接近。”据国际能源署()预测,年,全球风电装机总量将达.亿千瓦。单机平均.兆瓦,年总电量达.万亿千瓦小时,占年全球总发电量的。要达到.亿千瓦的风电容量,总投资估算约需亿美元,这将是全球机电制造业和风电建设的一个巨大市场。1.1.2.2 风力发电原理太阳的辐射造成了地球表面受热不均,引起大气层中压力分布不均,空气沿水平方向运动形成风。各地风能资源的多少,主要取决于该地每年刮风的时间长短和风的强度如何。把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。风力发电机一般由风轮、发电机(包括传动装置)、
218、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构建组成。风轮是集风装置,它的作用是把流动空气的动能转变为风轮旋转的机械能。一般它由23 个叶片构成。风轮转动的机械能通过传动装置增速齿轮箱传递到发电机转化成电能。1.1.2.3 风力发电技术已相当成熟为什么在发达国家中风电的年装机容量以 35.7的发展速度高速度增長?一个重要原因是风电技术已经相当成熟。目前单机容量500、600、750 千瓦的风电机组已达到批量商业化生产的水准,成为当前世界风力发电的主力机型。更大型、性能更好的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。如丹麦新建的几个风电场,单机容量都在2 兆瓦以上;摩洛哥在北方托萊斯建造的风电场,
219、采用的风电机组功率达到2.1 兆瓦;德国在北海建设近海风电场,总功率在100 万千瓦,单机功率5 兆瓦,可为6000 户家庭提供用电,计划2004 年投产。据国外媒体报道,该公司5 兆瓦的机组是世界上最大的风力发电机,其旋翼区直径为126 米,面积相当于2 个足球场。发电机塔身和发电机总重1100 吨,发电机由3 片旋翼推动,每片长61.5 米,旋翼最高点离地面183米。该风电场生产出来的电量之大,相当于常规电厂,而且可以在几个月的时间内建成。同时风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料。由于现代大部分水准的风电机组都有三个叶片,质量大,制造费用高。为了减轻塔架的自重,有些国家如瑞
220、典把大型的水准轴风机设计成两个叶片。瑞典Nordic WindpowerAB 公司已完成重量轻的双叶片500 千瓦和1 兆瓦机组的设计。此外,风电控制系统和保护系统方面广泛应用电子技术和计算机技术。这不仅可以有效地改善并提高发电总体设计能力和水准,而且对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。1.1.2.4 风能经济风能产业在过去年里发生了巨大变化,风电成本下降的速度比任何其它传统能源都快。过去年间,建立一个新的天然气电厂的成本只降低了。相比较而言,世界上的风电装机容量每翻一番,风电场的成本就下降,而世纪年代风电装机容量翻了三番,现在建立一座风电场的成本只及年代中期的左右,预计到年,成
221、本还会再降。展望未来年,影响风能成本的一些因素还会迅速变化,风电成本还会继续下降。风能成本极大依赖风场的风速。风能正比于风速的立方,因此风速增强会引起很大的电力增长。大型风力发电机技术进步带来成本下降。风机塔越高、龙骨扫描面积(风机叶片扫描面积正比于龙骨长度的平方)越大,风机发出的电力越强。龙骨直径从年代的米增加到米后,功率则由千瓦增加到现在常用的千瓦,电力输出增加近倍,这其中的部分原因是由于现在的扫描面积是原来的倍以上,同时由于风机离地面更高,风速也加强了。大风场比小风场更具经济效益。风力发电的电子测控系统、龙骨设计和其它技术的进步,使得成本大大降低。一个现代常用的千瓦风电机与以往千瓦风电机
222、相比,以倍的投资获得了倍的电力增长,单位千瓦电力成本已大大降低。研究表明,优化风电机的配置也能改进项目的产能。风电企业的财务成本。风电是资本密集型产业,因此财务成本构成风能项目的重要成本变量。分析表明,如果美国的风电场获得同天然气电厂相同的利率贷款,其成本将会下降。输电、税收、环境和其他政策也影响风场的经济成本。输电和电网准入限制对风能成本有较大影响。在产业政策方面,风电开发比较发达的国家都提供了风电的税收优惠政策。美国联邦税则对风能开发提供了产品税返还()和风电机年加速折旧政策,每千瓦小时.美分的返还政策可根据年通货膨胀率进行折算(现在是.美分千瓦小时)。在年首次发布,年截止后又延长至年,之
223、后又再次延期至年底。更加严格的环境保护条理将增加风能的竞争力。单位千瓦风电对环境的影响要远远低于其他传统主流发电。风电既不通过消耗资源释放污染物、废料,也不产生温室气体和破坏环境,也不会有其他能源的开采、钻探、加工和运输等过程成本和环境成本。更高的空气质量和环保标准将意味着风能将变得更加具有竞争力。相反,环境标准的降低或未将发电过程的环境治理成本计算在内,使不洁净能源的售价很低。但这是具有欺骗性的,这表明,政府和市场忽视了健康和环境成本,从而给了不洁净能源隐形补贴,而此补贴却远高于显性的对风能的补贴。风能提供了辅助性的经济效益。风能开发不依赖化石能源,因而其经济表现比较稳定;风能为土地拥有者带
224、来稳定的收入;风能为边远地区带来税收。风电和其它类型能源成本比较。早在世纪年代初,公司和美国电力研究所就曾预言,风能将会是最便宜的能源。这并非痴人说梦,如今风能可以与其它主流能源技术相竞争已成事实。基于现在市场条件,美国风能协会估计,大一点的风场风电的平均成本已经小于美分千瓦小时,这还不包括补贴的.美分千瓦小时,此项年期的补贴,对年运营期的风场可以降低风能成本.美分千瓦小时。1.1.2.5 风能资源十分丰富为什么发达国家会竞相大力发展风电呢?另一个重要原因就是风力资源非常丰富。按目前技术水平,只要离地10 米高的年平均风速达到55.5 m/s(四级风速为5.57.9m/s)以上,风力风电就是经
225、济的。科技进步可能把可利用风能的风速要求进一步降至5m/s 以下。据估计,世界风能资源高达每年53 万亿千瓦时,预计到2020 年世界电力需求会上升至每年25.578 亿千瓦时。也就是说,全球可再生的风能资源是整个世界预期电力需求的2倍。对我国来说,我国拥有可供大规模开发利用的风能资源。据初步探明结果,陆地上可开发的风能资源即达2.53 亿千瓦;加上近海(15 米深的浅海地带)的风能资源,全国可开发风能资源估计在10 亿千瓦以上。与之对照,我国水能资源可开发量仅为3.9亿千瓦!我国2003 年的装机容量已为3.85 亿千瓦,所以国外专家评论,中国单靠风力发电就能轻而易举地将现有的电力生产翻上一
226、翻。我国风能资源丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原和戈壁,以及东部和东南沿海及岛屿,这些地区一般都缺少煤碳等常规资源。在时间上冬春季风大、降雨量少,夏季风小、降雨量大,与水电的枯水期和丰水期有较好的互补性。 中国的风能资源主要集中在两个带状地区,一条是“三北(东北、华北、西北)地区丰富带”,其风能功率密度在200 瓦/平方米300 瓦/平方米以上,有的可达500 瓦/平方米以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,这些地区每年可利用风能的小时数在5000 小时以上,有的可达7000 小时以上。“从新疆到东北,面积大、交通方便、地势平,风速随高度增加很快,三北地区风能在上百
227、万千瓦的场地有四五个,这是欧洲没法比的。其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量分别为1143 万千瓦、2421 万千瓦、3433 万千瓦和6178 万千瓦,是中国大陆风能储备最丰富的地区。另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”,其风能功率密度线平行于海岸线。沿海岛屿风能功率密度在500 瓦/平方米以上,如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等岛屿,这些地区每年可利用风能的小时数约在7000-8000 小时,年有效风能功率密度在200 瓦/平方米以上。1.1.2.6 风电成本已具有市场竞争力长期以来,人们以风电电价高于火电电价为由,一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保
228、护的意义,忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大的产业前景,更忽视了风电对于促进边远地区经济发展所能带来的巨大作用。但近10 年来,风电的电价呈快速下降的趋势,并且在日趋接近燃煤发电的成本。以美国为例,风电机组的造价已由 1990 年的1333 美元降至2000 年的790 美元,相应地发电成本由8 美分/千瓦时减少到4 美分/千瓦时,下降了一半,预计2005 年可降至2.53.5 美分/千瓦时,达到与常规发电设备相竞争的水准。美国 1980 年代初期第一个风电场的发电成本高达30 美分/千瓦时。目前,美国政府为所有新建风电场的前十年运行提供1.5 美分/千瓦时的发电税收减免,使的一些新
229、建风电场的合同电价已降至3 美分/千瓦时以下。据人民日报2005 年11 月07 日第十一版最新报道,“我国的风力发电的成本已降至每千瓦时0.38 元左右,与火力发电的成本已相当接近,具有相当的竞争力”。风电机组的设计寿命通常为 2025 年,其运行和维护的费用通常相当于风电机组成本的35。风电成本已经可以和新建燃煤电厂竞争,在一些地方甚至可以和燃气电厂匹敌。上述比较只计算了风电和化石燃料发电的内部成本(即本身发电的成本),尚未将社会承担的污染环境这些外部成本计算在内。更为科学、更为平等地比较风电和其他燃料发电成本的话,还应该计算不同发电方式的外部成本。关于化石燃料或核能发电的外部成本,由于存
230、在大量的不确定因素,一般难以被具体确认和量化。但是欧洲最近公布了一个历时10 年的研究项目的成果(在欧盟15 个成员国进行评估包括计算一系列燃料成本的“Extern E”计划),给出了不同燃料的外部成本,整个研究的结论是,如果把环境和健康有关的外部成本计算在内,来自煤或石油的电力成本会增加一倍,而来自天然气的成本会增加30,核电则要面对更大的外部成本,如公众的责任、核废料和电厂退役等。而风电的外部成本最小,与现行价格比较几乎可以忽略不计。1.1.2.7 我国风电行业的发展历程我国的风电场建设大体分为三个阶段。第一阶段是 19861990 年我国并网风电项目的探索和示范阶段。其特点是项目规模小,
231、单机容量小,最大单机200Kw,总装机容量4.2 千千瓦。第二阶段是 19911995 年示范项目取得成效并逐步推广阶段。共建5 个风电场,安装风机131 台,装机容量3.3 万千瓦,最大单机500Kw。第三阶段是 1996 年后扩大建设规模阶段。其特点是项目规模和装机容量较大,发展速度较快,平均年新增装机容量6.18 万千瓦,最大单机容量达到1300Kw。截止 2002 年底,全国共建32 个风电场,总装机容量达到46.62 万千瓦。在所有风电场中,装机容量居前三位依次为新疆达坂城二场、广东南澳风电场和内蒙古惠腾锡勒风电场。随着我国可再生能源法的颁布实施和一系列优惠政策出台,风电的发展依法得
232、到鼓励,风电的发展在未来几年内必将进入爆炸性的增长的阶段。根据最新资料,2005 年19 月,国家发改委审批同意开工的风电场达到8 个,总装机容量达到80 万千瓦,预计全年将会达到120 万千瓦。2003 年底,我国新增风电装机容量10 万千瓦,累计装机容量57 万千瓦;2004 年底,新增风电装机容量20 万千瓦,累计装机容量76 万千瓦,年新增风电装机容量增长近2 倍。根据政府提出的最新风电发展目标,到2020 年全国风电装机容量要达到3000 万千瓦,而到2003 年底我国风电装机容量仅有56 万千瓦,占全国电力总装机容量的0.14。这表明在今后的17 年中,年均要新增风电装机容量170
233、 多万千瓦。按每台风机800kw 计算,其每年的市场容量在2125 台以上。1.1.2.8 我国风电行业发展现状我国自 1983 年山东引进3 台丹麦Vestas 55kW 风力风电机组,开始了并网风力发电技术的试验和示范。“七五”、“八五”期间国家计委、国家科委都开列了研制并网风力发电机组的重点攻关项目。1994 年全国风电新增装机容量为1.29 万千瓦,年装机容量首次突破万千瓦大关,2003 年年装机容量首次达到10 万千瓦。特别是进入“九五”期间,在国家有关优惠政策和国家经贸委“双加工程”的推动下,全国风电装机容量得到了快速的发展。在19941999 年期间,全国21 个风电场共装机容量
234、为24.9 万千瓦,年装机4.15万千瓦。表明我国风电场建设在这6 年间已步入产业化阶段。在后来的发展中,又能及时跟上国际大中型风电机组的发展步伐。如德国从1993 年开始安装500kW 风电机组,而我国新疆达坂城2 号场于1993 年也在国内率先安装了4 台500kW 的风电机组。特别是在“九五”期间,450750kW 的大中型风电机组倍受青睐。在“九五”期间的4 年间,共装机22.5 万千瓦,占全国风电总装机容量的85.7。虽然风电建设取得了一定成绩,但最近几年的发展较缓慢,与发达国家比差距还非常大,德国2003 年的装机容量为267 万千瓦,累计达到1461 万千瓦,而我国2003 年的
235、装机容量仅有10 万千瓦,累计达到57 万千瓦。从 1984 年研制200kW 风电机组以来,已经历时整整15 个年头。目前,国产风电机组在我国的风电场中还未占一席之地。国家已经出台了相关政策,加快风电机组的国产化率,争取尽快将国内风电市场,从外商手里夺取回来。这些外商企业,主要来自丹麦(占70.7)、德国(占12.8)、美国(占6.9)、西班牙(占5)和荷兰(占0.7)等国家。国家发改委有关人士,最近在非公开场合明确表示,风电市场宁可发展速度慢一点,也要扶持民族工业,不能再蹈汽车工业覆辙。风电机组是风电场的核心设备,在风电场的建设投资中风机设备费是风力发电项目投资的主要部分,约占总投资的60
236、80,因此风电机组的状况成为一个国家风电发展的重要指标。由于我国风电发展与世界先进水平有一定差距,风电机组的制造水平相差更大,我国各年装机的主导机型与世界主流机型存在几年的滞后。如2000 年后,兆瓦级风电机组已成为世界风电市场的主流机型,但我国装机的主导机型仍然是600kW。风电机组的生产和制造是反映一个国家风电发展水平的重要因素。中国从 20 世纪70年代开始研制大型并网风电机组,但直到1997 年在国家“乘风计划”支持下,才真正从科研走向市场。目前,我国已基本掌握了200800kW 大型风电机组的制造技术,主要零部件都能自己制造,并开始研制兆瓦级机组。国内的市场份额有了很大提高目前,60
237、0 和800kW 机组的技术已经通过支付技术转让费购进全套制造技术或与国外合资生产等方式引进,现在新疆金风公司、西安维德风电公司以及洛阳拖美德风电公司投入批量生产。1.1.2.9 潜在市场及发展趋势1.1.2.9.1 潜在市场风电,“取之不尽,用之不竭”。与太阳能发电、生物能发电、地热发电和海洋能发电等“可再生能源”电力相比,风电居于首位。它几乎是没有污染的绿色能源,除了靠近时有增速箱“磨牙”和风机叶片冲击空气“霍霍”的噪音(300 米外小于55dB)、若与燃煤火电相比,同样发1kWh 电,风电可减排二氧化碳0.75kg,二氧化氮0.0045kg,二氧化硫0.006kg,烟尘0.0052kg。
238、风力发电时,几乎不消耗矿物资源和水资源(润滑油脂除外),若再与燃煤火电比,同发1kWh 电,可节约标煤0.39kg 和水3kg,这对缺煤、缺水、缺油或交通运输不便的区,尤其可贵。风能是当前技术和经济上最具商业化规模开发条件的新能源,同时随着风力发电机国产化程度的提高,风力成本还可大幅度下降,有专家预测本世纪内可下降40,而火电与核电成本下降的空间十分有限或几乎没有。在当前我国电力供需矛盾突出的态势下,开发风力风电可以优化调整电力结构,是极富生命力的。因为一般从秋末至暮春是盛风期,风电可满发,而这期间恰逢水电枯水期,可补充电网中水电之不足,这对水电比重较大或径流水电站较多的电网来说,更具风水互补
239、、均衡出力的作用。风电场与常规火电厂或水电厂比较,由于单机容量小,可以分散建设,也可以集中建设,几百千瓦到几十万千瓦都行,非常灵活。融资相对容易,基础建设周期短,一般从签订设备采购合同到建成投产只需一年时间,投产快,有利于资金周转,及早还贷。风电的突出优点是环境效益好,不排放任何有害气体和废弃物。风电场虽然占了大片面积,但风电机组基础使用的面积很小,不影响农田和牧场的正常使用。多风的地方往往是孤岛、荒滩或山地,对解决远距电网的老少边区用电、脱贫致富将发挥重大作用。建设风电场的同时也能开发旅游资源,风电场设在海边,背衬蔚蓝大海,一排排白色巨轮竞相旋转,呈一道亮丽的风景线。由于风速是随时变化的,风
240、电的不稳定性会给电网带来一定的波动,但只要风电容量小于电网容量的10,不会有明显的影响。目前,许多电网内都建设有调峰用的抽水蓄能电站,使风电的这个缺点可以得到克服,更充分地利用风力资源。1.1.2.9.2 发展趋势风电一直是世界上增长最快并且不断超越其预期发展速度的能源,19972002 年全球风电累计装机容量的平均增长率一直保持在33,而每年新增风电装机容量的增长率则更高,平均为35.7。2004 年欧洲风能协会和绿色和平组织签署了风力12关于2020年风电达到世界电力总量的12的蓝图的报告,“风力12”的蓝图展示出风力发电不再是一种可有可无的补充能源,已经成为解决世界能源问题的不可或缺的重
241、要力量。根据“风力 12”发表的20052020 年世界风电和电力需求增长的预测报告,按照风电目前的发展趋势,将20052007 年期间的平均当年装机容量增长率设为25是可行的,20082012 年期间降为20,以后到2015 年期间再降为15,20172020 年期间再降为10。推算的结果2010 年风电装机1.98 亿千瓦,风电电量0.43104 亿度,2020 年风电装机12.45 亿千瓦,风电电量3.05104 亿度,占当时世界总电消费量25.58104亿度的11.9。按2007 年预计的装机容量0.4 亿千瓦计算,假设每台单机1500 千瓦,则需要齿轮箱26667 台,按每台120
242、万人民币计算,则市场规模达到320 亿圆人民币,而且其市场规模每年还按20的速度递增,在2020 年将达到1272 亿圆人民币的市场规模。2005 年3 月,随着可再生能源法的颁布,有关的大型风力发电建设的消息就不绝于耳。甘肃、内蒙古、黑龙江、江苏都纷纷开始上马动辄10 亿元的风力发电项目。国内风力发电产业“风”起云涌。3 月9 日,江苏盐城市发改委投资处表示,总投资16 亿元的盐城东台风力发电场项目得到国家发改委正式批复,获准项目招标,预计2007 年底全部建成运行。3 月18 日,黑龙江最大的风能开发项目“十文字风力发电”在穆棱市兴建,投资超过10 亿元。工程总体规划设计装机11.3 万千
243、瓦。3 月18 日,内蒙古自治区达茂旗宣布将利用当地丰富的风力资源,大力发展风电项目。据当地媒体报道,达茂旗为此专门成立了风电项目开发领导小组,目前已经引进了中国华能集团公司、中国电力投资有限公司、内蒙古北方新能源电力公司、美国金州公司、加拿大风能开发公司、德国英华威公司6 家大型风能开发企业,签订协议总装机容量590 万千瓦,协议总金额472 亿元人民币。3 月24 日,甘肃省投资10 亿元开发的安西风电场项目,日前被发展改革委批复进入特许权招标程序。该项目总投资约10 亿元、一期规模10 万千瓦、远期规划100 万千瓦。预计2006 年初可开工建设。10 月15 日,我国目前最大的风力发电
244、项目国华尚义风电项目一期工程竣工并网发电,成为张家口市大力开发风电能源的一个标志。有关统计数据显示,到2006 年底,该市风电总装机容量最低将达到24.8 万千瓦。张北、尚义、沽源、康保等10 县与市外开发商签订开发协议,签订合作开发协议28 项,累计签约的风电项目总装机容量达到1258万千瓦,占全国2020 年远景规划的60%多,其中4 家已经开工建设11 月14 日一个总投资40 亿元的风力发电项目近日在包头市固阳县开始正式启动,这个项目是建设一个50 万千瓦的风力发电场。在广州, 中国绿色和平最新报告风力广东指出,广东省有能力在2020 年,实现2,000 万千瓦的风电装机容量。这样的装
245、机规模每年将发电350 亿千瓦时,相当于目前全省用电量的17%,或广州市全年的用电量,并能减少2,900 万吨二氧化碳的排放量。绿色和平气候变化和可再生能源项目主任杨爱伦说:“洁净、可靠的风电可为广东高速的经济发展提供能源;同时,发展可再生能源将减少导致气候变化的温室气体排放。因此,对于广东来说,发展风电无疑是一个双赢的选择。”风力广东是绿色和平委托世界著名的风能顾问加勒德哈森伙伴有限公司(GarradHassan & Partners)撰写的,报告基于一系列先进的广东风资源分析数据,以及对在全世界范围内相关技术的丰富知识,勾画了广东省风力发电的蓝图。加勒德哈森伙伴有限公司首席代表高辉说:“广
246、东的风速状况大致和世界第一风电大国德国差不多。只要有好的政策支持,到2020 年实现风电装机2,000 万千瓦,是一个合理并可行的目标。”至 2004 年底,广东省风电装机容量为86,000 千瓦,在全国名列第四。在谈到广东省的优势时,中国可再生能源专业委员会秘书长李俊峰指出,广东省经济基础好、风电发展经验丰富、融资能力强、电力需求增长快,这些都为大规模地开发其风力资源创造了良好的环境。广东省不仅是我国经济最发达,人口最多的省份,其二氧化碳排放量亦居前列。中国科学家指出,广东的二氧化碳浓度为全国最高的地区之一,并高于全球平均水平。近年来,广东省以及珠江三角洲地区气候的温室效应增强,各种极端气候
247、事件显著增加,旱涝频率增大。发展风能,刻不容缓。报告认为,中国将形成强大的风机制造产业,足以支持宏伟的风电发展计划。新产业在带来经济效益的同时,也将创造更多的就业机会。发展风电将大大减少因使用化石燃料发电而产生的二氧化碳排放。报告还建议,广东应该和比邻的香港就风电开发一起努力。目前,两地不但在能源方面有合作,还共同承担着由传统发电方式造成的污染。香港在尽力开发其自身资源的同时,也可以到广东省投资风电项目。绿色和平项目主任杨爱伦说:“国际金融机构,如亚洲发展银行、世界银行,都应该更积极地投资于广东乃至整个中国的风电发展。”风力广东是绿色和平旗舰“彩虹勇士号亚洲洁净能源之旅”的其中一个主要活动,旨
248、在通过宣传广东风电的潜力,推动可再生能源的发展,拯救全球气候变化带来的危机。在江苏,投资 8 亿元、装机容量10 万千瓦的江苏如东县风力发电场二期工程目前已开工,将在2007 年上半年建成,年可发电2.24 亿度。洋口港经济开发区副主任、新能源局局长徐晓明说,如东正计划增加投资5 亿元、5 万千瓦装机容量,使二期的装机容量达到15 万千瓦;正进行预可行性研究的三期工程80 万千瓦浅海滩涂风电场项目的投资也计划从60 亿元增加到80 亿元。如付诸实施,如东风力发电场将成为全球最大的风电场。江苏是全国最缺电的省份之一,同时又是风能大省,潜在风力发电量 2200 万干瓦,占中国风能资源近1/10。如
249、东县境内海岸线长达106 公里,全年风力有效发电时间达7941小时。投资近8 亿元、装机容量10 万千瓦的风电场一期已于去年8 月开工,有望在年底发电,年发电量2.3 亿度。徐晓明表示,作为国家特许权招标项目,如东风电场旨在探索促进风力发电的规模化发展和商业化经营。根据国家发改委的要求,一期工程发电机组累计发电利用小时数达3 万小时前为第一段电价执行期,通过特许权招标方式确定,全部由电网公司收购;3 万小时后为第二阶段,与其他发电企业竞价上网。风力发电是新能源中比较成熟的一种,如充分利用,可成为仅次于火电、水电的第三大电源。目前,长三角正掀起一轮风力发电热:总投资16 亿元、年上网电量4.24
250、 亿千瓦时的盐城东台风力发电场项目已得到国家发改委批复;南通启东40 亿元风电项目已向江苏省发改委申报;年初,浙江舟山市岱山县计划投资20 亿元,建设总装机容量达20 万千瓦的海上风电场;上海也正在拟订10 万千瓦近海风力发电场计划等可再生能源计划,希望到2010 年,可再生资源发电达到发电总装机容量的5%。2004 年11 月27 日,著名物理学家和社会活动家何祚庥院士应邀在福州大学“海峡两岸科教创新论坛”作专题报告指出,大力发展风力发电及大型锂离子电池储能技术是解决中国能源短缺问题的重要途径,并建议海峡两岸携手合作,共同发展海上大型风电产业。他预计,风力发电(包括风机和电能)将成为未来中国
251、的第一大产业。他认为,我国风电如果以每年30%的速度发展,到2020 年占到全部电力的10%具有可行性。相对于水电、核电而言,风电更有望成为解决我国能源和电力可持续发展战略最现实的途径之一。2005 年19 月,国家发改委审批同意开工的风电场达到8 个,总装机容量达到80 万千瓦,预计全年将会达到120 万千瓦。如按每台风机800kW 计算,每台增速齿轮箱50 万元人民币计算,则国内的市场规模可达1500 台,7.5 亿元人民币,而且市场每年至少要以60的速度增长。据有关专家预测,我国风电场的建设将向以下方向发展:总结特许权风电场开发经验,在全国范围内开发几十个 1020 万千瓦规模的大型风电
252、场;推行固定电价方式(或称“保护”电价、购电法)的激励政策,促进中小型风电场的发展,培育稳定的风电市场。风电设备制造企业抓住新增市场机遇,扩大现有产品生产批量的同时,继续引进国外先进技术,实现产品升级换代,满足市场对兆瓦级机组的需求,在积累实际经验的基础上,提高自主开发能力,降低机组生产成本。风电的发展与当地的经济承受能力和电网容量相适应。在经济发达能源短缺的沿海地区加速风电发展;在资源丰富的西部地区,随着电网容量增长和大规模开发风电,在政策上要解决跨省区销售风电的问题,如配额制,绿色电力交易等。规模开发和分散开发相结合。以规模化带动产业化,设想建立几个百万千瓦级超大型风电基地。因地制宜开发各
253、地具有较好条件的中小型风电场。农村电网增强后可以考虑单机分散并网,如丹麦、德国目前的方式,德国虽然没有10 万千瓦规模的风电场,但风电装机已经超过1200 万千瓦,分布式电源也是未来电力结构发展的一种趋势。海上风能资源比陆上大,不但风速高,而且很少有静风期,能更有效地利用风电机组以提高发电容量。海水表面粗糙度低,海平面摩擦力小,风速随高度的变化小,不需要很高的塔架,可以降低风电机组成本。海上风的湍流强度低,又没有复杂地形对气流的影响,作用在风电机组上的疲劳载荷减少,可以延长使用寿命。一般估计风速比平原沿岸高20,发电量可增加70,在陆上设计寿命为20 年的风电机组在海上可达2530 年。要认真
254、研究国外开发海上风能的经验,开始资源勘测和示范工程准备,为今后大规模发展海上风电创造条件。1.1.2.10 我国几大风电场介绍新疆是一个风能资源十分丰富的地区,有九大风能利用区,总面积 15 万平方公里,可装机8000 万千瓦。达坂城风场座落在达坂城山口东西长约 80km,南北宽约20km,是南北疆气流活动的主要通道,这个地区风能蕴藏量为250 亿千瓦时,可装机容量400 万千瓦。2003 年底已装机299 台,总装机容量20 万千瓦,是我国最大的风电场。广东南澳风电场地处台湾海峡喇叭口西南端,素有“风县”之称。现有各类发电机130台,容量5.7 万千瓦,是中国第二大风力风电场,其最终目标是总
255、装机容量20 万千瓦,建成亚洲最大的海岛风电场。内蒙古辉腾锡勒风电场位于内蒙古乌兰察布盟锡林以南,是我国重要的风电场之一,规划装机容量400 万千瓦。辉腾锡勒具有建世界一流风电场的有利条件:丰富的风能资源储量,风力资源品质良好,土地成本低廉,靠近电网,交通方便。1996 年开始建设,现装机容量近10 万千瓦。1.1.2.11 国家对风电投资的政策1.1.2.11.1 世界鼓励风电的政策措施在最近十年世界风电之所以得到飞速发展,是世界各国积极采取各种激励政策加以鼓励和引导的结果。下面介绍一下保护性电价、配额制、可再生能源效益基金和招投标4 种最主要的政策。1.1.2.11.2 长期保护性电价长期
256、保护性电价(Feed-in-Tariff)政策为风电和其他可再生能源开发商提供的上网电价以及电力公司的购电合同。上网电价由政府部门或电力监督机构确定。价格水平和购电合同期限都应具有足够的吸引力,以保证将社会资金吸引到可再生能源部门。长期保护性电价政策的吸引力在于它消除了风电和其他可再生能源发电通常所面临的不确定性和风险。从实践看,保护性电价是一种有效地刺激风电发展的措施。目前欧洲有14 个国家采用这一政策。德国、丹麦等国风电迅速增长,主要归功于保护性电价政策措施的实施。我国目前实施的风电电价政策也是保护性电价政策的一种类型。1.1.2.11.3 可再生能源配额政策可再生能源配额制(Renewa
257、ble Portfolio System,RPS)是以数量为基础的政策。该政策规定,在指定日期之前总电力供应量中可再生能源应达到一个目标数量。还规定了达标的责任人,通常是电力零售供应商。通常引人可交易的绿色证书机制来审计和监督RPS政策的执行。如我国将对电力企业规定可再生能源发电容量不小于总装机容量5的配额。如一个大的发电企业有1000 万千瓦火力发电装机容量,就必须按照5%的配额发展50 万千瓦风力发电项目。配额制政策的优势在于它是一种框架性政策,容易融合其他政策措施,并有多种设计方案,利于保持政策的连续性。配额制目标保证可再生能源市场逐步扩大,绿色证书交易机制中的竞争和交易则促进发电成本不
258、断降低,交易市场提供了更宽广的配额完成方式,也提供了资源和资金协调分配的途径。1.1.2.11.4 公共效益基金公共效益基金(Public Benefit Fund,PBF)是风能和其他可再生能源发展的一种融资机制。设立PBF 的动机是为了帮助那些不能完全通过市场竞争方式达到其目的地特定公共政策提供启动资金。合理运用这种手段可以有效地弥补市场在处理外部性缺陷,使得产品或服务的价格能够比较真实地反映其经济成本和社会成本,从而实现公平性的原则,同时也促进整个行业朝着真实成本更低的方向改进。设立公共效益基金已经成为发达国家非常通行的政策。1.1.2.11.5 招投标政策招投标政策是指政府采用招投标程
259、序选择风能和其他可再生能源发电项目的开发商。能提供最低上网电价的开发商中标,中标开发商负责风电项目的投资、建设、运营和维护,政府与中标开发商签订电力购买协议,保证在规定期间内以竟标电价收购全部电量。该政策的优势因素表现在招投标政策采用竞争方式选择项目开发商,对降低风电成本有很好的刺激作用。招投标政策利用了具有法律效益的合同约束,保障可再生能源电力上网,有助于降低投资者风险并有助于项目融资。该政策与可再生能源发展规划结合,能加强政策的作用。我国的正在进行风电场特许权招标试点,就是实施该政策的表现形式。1.1.2.11.6 我国对风电发展的政策原国家计委于 2002 年12 月对江苏如东市和广东惠
260、来市两个风电场特许权示范项目建议书批复,明确规定为促进风电规模化发展和商业化经营,每个风电场建设规模为10 万千瓦,单机容量不小于600kW,机组采购本地化率不低于50。项目通过公开招标选择投资者,承诺上网电价最低和设备本地化率最高的投标人为中标人。特许经营期为第一台机组投产后25 年,经营期内执行两段制电价政策,第一段为风电场累计上网电量相当于达到等效满负荷小时数3 万小时之前,执行投标人在投标书中要求的上网电价,第二段为3万小时的电量之后到特许期结束,执行当时电力市场中的平均上网电价。风电场建成后的可供电量由所在地电网企业按上述电价收购,风电电价对销售电价的影响纳入全省电价方案统一考虑。这
261、是我国电力体制改革,厂网分家后风电发展的重要举措,明确了风电不参与电力市场竞争,对规定的上网电量承诺固定电价,引人投资者竞争的机制,降低上网电价,打破电力部门办风电的垄断,有利于吸引国内外各种投资者。对于银行安排基本建设贷款的风电项目可给予2财政贴息。江苏如东风电场作为亚洲最大的风电工程,被国家发改委明确批复为CDM(清洁发展机制)项目, 继去年 8 月成功启动100 兆瓦一期工程后,现今二期建设规模为150 兆瓦,完成后预计每年可减排二氧化碳37 万吨,实现减排收入1000 万元,无论是在环境保护抑或成本增殖方面都凸显了风电新时代的到来。其三期规划总装机容量达到85 万千瓦,投资超过50 亿
262、元2002 年4 月财政部和国家税务总局联合发布通知,即规定风力发电企业的增值税减半征收。2005 年2 月28 日,可再生能源法颁布,在可再生能源法的条文中,投资人士寄予厚望的有关风力发电强制上网、全额收购、分类定价等等原则都得到了保留。此外,可再生能源法明确规定了风力发电的接入成本将由电网承担,这实在是一大利好。可再生能源法的颁布在发展风力发电的过程中无疑是一个里程碑。从技术上来讲,现在风力发电机组的技术已经基本成熟,国内也开始有企业能够生产600 千瓦的发电机组,随着各地大规模地上马风力项目,相信很快会把成本降下来;从市场上讲,现在投资火力发电,风险已经开始呈现,煤价居高不下、贷款审批趋
263、严,还受到越来越多的环保压力,而投资风力发电,国家可以承诺全额收购电力、允许较高的上网费用、在贷款、土地、税收等方面还有不少优惠;从政策上讲,遵循国家指出的投资方向无疑是个省心、省力的投资选择。在 2005 年5 月17 日结束的全国风电建设前期会议上,国家发展和改革委员会能源局决定,在2010 年建立起完备的风力发电工业体系,风电技术水平和装备能力达到国际水平。国家发展和改革委员会能源局局长徐锭明说,目前中国已装备风力发电机1300 多台,建成43 个风电场,风电装机容量为76 万千瓦,但目前仍处在风电建设的初期阶段,风电事业受到风机制造水平较低、科技人才不足和政策措施跟不上等三大因素制约。
264、中国幅员辽阔,风能资源丰富,风电又属绿色能源,发展风电的条件很好。国家发展和改革委员会能源局计划,到2010 年,全国风电装机容量达到400 万千瓦,大型风电场基本立足于国内制造的装备,风电上网电价进一步降低,使风力发电基本能与常规电力相竞争。同时,研究制订促进风电发展的法规和政策,使可再生能源配额制等市场保障政策和具体措施落实到位。到2020 年,全国风电装机容量达到2000 万千瓦,在风能资源丰富的地区建成若干个百万千瓦级风电基地,风电在局部地区电力供应中达到较高比例,市场竞争力明显增强。按照徐锭明的说法,今后几年,全国要搞几次风电建设大战役,彻底提升风电工业水平,使风电从目前的“游击队”
265、水平变成“正规军”水平,风能利用遍布全国城乡。据人民日报2005 年11 月07 日第十一版报道:“我国风力发电发展了 20 多年,但至今装机容量还只有76 万千瓦,仅占全国总装机容量的0.2。现在,跨越式发展的机会终于来了!我们要将基础研究的成果运用于设备设计和制造,在世界风能界刮起一阵强劲的中国风!”今天,国内第一个风电叶片自主研发机构华翼风电叶片研发中心在北京人民大会堂宣告成立,师昌绪、徐建中、何祚庥等12 位院士难掩心中的激动。事实上,强劲的“中国风”已经刮起。在国家发改委、科技部等部门的支持下,目前,从200 千瓦到750 千瓦风能发电设备的国产化已基本完成,其中600 千瓦、750
266、 千瓦风电设备的国产化率超过了95;完全自主研制的1000 千瓦以上风电机组已开发成功,国内第一台单机1200 千瓦的风力发电机在新疆达坂城投入使用;在保定高新技术产业开发区新能源设备产业基地,600 千瓦、750 千瓦风机叶片的制造成本只有国外产品的30,而重心偏矩、叶片平衡、叶片强度等指标大大优于国外同类产品,迫使国外这两个系列的产品全面退出中国市场。伴随着技术上的突破,风力发电厂的建设如异军突起。在广东、江苏、吉林,上百台风机组成的风力发电厂正在加紧建设,风力发电的成本降至每千瓦时0.38 元左右,与火力发电的成本已相当接近。“国内风电技术和产业的这些成绩,来之不易。而将来的发展,更是担
267、子不轻。”国家发改委副主任张国宝说,根据发改委正在制订的可再生能源规划,到2020 年,我国风力发电的总装机容量要达到3000 万千瓦。按这个速度发展,今后15 年内每年的装机容量将是过去20 年总量的3 倍。我国的风力发电经过 20 多年发展,到2004 年底,已在14 个省区市建立起43 个风力发电厂,累计安装风力发电机组1292 台,总装机容量为76.4 万千瓦。过去很长一段时间内,与发达国家相比,我国风力发电的研究和制造能力都有不小差距,绝大多数风力发电厂都是利用发达国家的贷款购买国外设备,规模小,成本高。国产风电面临着提高研发设计制造能力、提高引进设备国产化率、降低成本等三大难题。过
268、去 10 年,风电一直是世界上增长最快的能源。目前全球风电装机容量达4760 万千瓦,风力发电量占世界总电量的0.5,预计2020 年风力发电将占世界电力总量的12。据理论推算,中国风能可开发的装机容量为2.53 亿千瓦,居世界前列。中国风能协会秘书长秦海岩最近指出,根据我国的国情,要实现风电产业化,需要采取分步实施的方法。在可再生能源法的政策框架体系下,我们将2020 年目标分为三个阶段实施。第一阶段:2005 至2010 年,完善我国的风电发展的政策框架体系,完善我国陆地风资源普查工作,开始着手海上风资源试点普查工作,建立和健全我国的风机检测和认证制度,进行有关风电并网可靠性研究,筹建风机
269、设计和风电场开发的国家队。国家用50 万千瓦的风电场资源,采取风电场开发和风机整机制造供货联合(一体化)招标的方式,支持2 到3 家国内独资或合资控股的、年产兆瓦级风机20 万千瓦的制造(总装)厂,实现新建风电场的风机全部本地化供应(风机零部件的本地化生产率要达到90%)。在风机检测和认证方面,在2009 年前完成两轮自主知识产权风机的整机现场检测,2010 年前颁发我国的风机认证标识。第二阶段:2011 年至2015 年,建立起专业化的国家队,能够进行独立自主的风机设计、风电场设计、风电场运行管理。另外,国家再用50 万千瓦的风电场资源,采取风电场开发和风机制造供货联合(一体化)招标的方式,
270、再支持2 家国内独资或合资控股的、年产兆瓦级风机20 万千瓦的制造(总装)厂。与此同时,全面开展我国沿海地区的近海海上风资源普查工作,完善我国风电场开发、风机制造的工业基础。到2015 年末,至少应有5 家国内独资或合资控股的、年产兆瓦级风机20 万千瓦的制造(总装)厂,实现国内新建风电场的风机零部件95%以上本地化生产。第三阶段:2016 年至2020 年,全面实现我国自主知识产权的风电场开发和运营,以及风机制造的工业产业化,并走出国门,进入世界风电市场。随着风力发电这种新型能源日益受到各方的“追捧”,国家也开始对风力发电的管理进行进一步的规范。2005 年8 月10 日,国家发改委在其网站
271、上公布了国家发展改革委关于风电建设管理有关要求的通知(下称通知),对风电场建设的核准和风电场上网电价进行了进一步的明确和规范。总装机容量 5 万千瓦及以下的风电项目已经下放到各省(区、市)发展改革委核准。通知规定,风电场建设的核准要以风电发展规划为基础,核准的内容主要是风电场规模、场址条件和风电设备国产化率。风电场建设规模要与电力系统、风能资源状况等有关条件相协调;风电场址距电网相对较近,易于送出;风电设备国产化率要达到70%以上,不满足设备国产化率要求的风电场不允许建设,进口设备海关要照章纳税。通知还对风电场上网电价的确定进行了规定:风电场的上网电价由国务院价格主管部门根据各地的实际情况,按
272、照成本加收益的原则分地区测算确定,并向社会公布。风电特许权建设项目的电价则通过招标方式确定,但是,不得高于国务院价格主管部门规定的上网电价水平。这项通知最大的变化是强调了风电设备的国产化和明确了风电设备的进口关税不能减免。这明显体现了国家要鼓励国产风电设备制造业的发展。目前海关规定的风机整机进口税率为12,部件为3。但是进口环节增值税为17,实际进口风机时征税31,因此一般风电项目投资中设备要占70。在没有国产设备的情况下,进口税使风电成本增加约20。2004 年我国76.4 万千瓦的风电装机容量中,82%来自进口,其中丹麦NECMICON 公司一家的产品,就占到中国总装机容量的30%。多年以
273、来,国内不少有实力的设备制造企业、科研机构一直在试图加快风力发电设备的国产化进程,然而直到今天,进口设备垄断国内市场的局面仍在持续。成本高、回报期长是阻碍国内风电设备制造迅速扩张的主要原因。要制造一个装机容量在650 千瓦的风力发电设备,大概就要投入300 万到400 万元的资金,虽然制造时期用不了一年,但回报期却需要10 年,因此,这样的高门槛,像650 千瓦这样大功率的风力发电设备国内产的就比较少,只有二三家在生产。目前已经有很多国内企业看到了风电设备制造的潜力和前景,开始投入设备制造的开发工作,而国外一些著名的风电设备制造公司如丹麦的Vestas 以及美国GE 公司已经对在国内设厂或与国
274、内企业合作开始“跃跃欲动”,有的已经在建厂,有的已经开始在“圈地”。1.1.3 投资的经济意义据国际能源署()预测,年,全球风电装机总量将达.亿千瓦。单机平均.兆瓦,年总电量达.万亿千瓦小时,占年全球总发电量的。要达到.亿千瓦的风电容量,总投资估算约需亿美元,这将是全球机电制造业和风电建设的一个巨大市场。在 20 世纪80 年代,诺基亚抓住了信息化的浪潮的机遇,从一家生产卫生纸的企业成长为世界顶级的通讯设备制造商;微软在IBM 的脚下成长为象IBM 一样的巨人。在二十一世纪风电等可再生能源大发展的浪潮下,如果我们不抓住千载难逢的机遇,我们将错失成为世界顶级企业的机会。在风电事业上进行投资将具有
275、显著的经济效益和社会效益。在国内能源短缺的现状下,投资可再生能源领域在好满足了市场需求符合中国的能源战略,同时具有经济环保的效益。以风能为资源的电力开发对环境的影响则十分微小,具有显著的环境友好特性,是典型的清洁能源。在四级风区(每小时.公里),一座千瓦的风电机,平均每年可以替代热电厂吨的、.吨的和.吨的排放。风能资源无穷无尽,产能丰富。与石油相比,风能是可再生的资源,失而复得,同时风能具有自主性的特点,不会受到国际争端造成的价格震荡和禁运等冲击。利用不到的土地开发风能,可以提供的国家电力需求。而的土地中,只有是设备安装等必须使用的,其他还可以继续用于农业或畜牧业。风能资源比较丰富的地区大多边
276、远,风能开发为边远地区就业增长、经济发展、农业用地增加收入等带来机会。从世界范围看,风能和太阳能产业可能成为新世纪制造业中就业机会最多的产业之一。1.2 研究工作的依据和范围1.2.1 国家有关的发展规划、计划文件。包括对该行业的鼓励、特许、限制、禁止等有关规定。国家出台的政策和法规有:1. 20002015 年新能源和可再生能源产业发展规划2. 2002 年4 月财政部和国家税务总局联合发文,对风力发电实行按增值税应纳税额减半征收的优惠政策。3. 国家计委于2002 年12 月对江苏如东市和广东惠来市两个风电场特许权示范项目建议书批复,开展风电场特许权招标,风电不参与市场竞争。4. 可再生能
277、源法 2005 年2 月28 日颁布 2006 年1 月1 日起实施明确规定风力发电强制上网、全额收购、分类定价、风力发电的接入成本由电网承担等原则。5. 2005 年8 月10 日国家发展改革委关于风电建设管理有关要求的通知规定风电设备国产化率要达到70%以上,不满足设备国产化率要求的风电场不允许建设,进口设备海关要照章纳税。6. 国家发改委可再生能源中长期发展规划,2020 年风电装机容量将要达到3000万千瓦。7. 国家“十一五”规划,树立科学的发展规,走自主创新和可持续发展的道路。1.2.2 拟建地区的环境现状资料重庆市是西部的老工业基地,机型制造业基础雄厚,是装备制造业的基地。在该地
278、区投资建厂,在人才、资源和政策方面具有一定的优势,具有可行性。1.2.3 主要工艺和装置的技术资料及自然、社会、经济方面的有关资料等等。1.2.3.1 方案一公司的规模初期按年产 500 台设计,随着风电市场的扩大再增加设备,扩大生产能力,按流水线方式组织生产。公司约需要7000 千万的投资。公司的规模初期控制在100 人左右。每台份齿轮箱上,有9 个齿轮件,内齿圈一般情况下采用调质件,可不磨齿,其余8件为渗碳淬火齿轮要磨齿,生产能力按年产500 台计算,每年共有4000 个齿轮需要磨齿,按每个齿轮平均磨齿时间6 小时,一年350 天计算,需要磨齿机3 台,按500 直径2 台,800 直径1
279、 台配置。滚齿机也按3 台配置,500 直径2 台,1200(可扩展至1600)高效滚齿机1 台,可滚内外斜齿,主要用于加工内齿圈和直径较大的齿轮。箱体和行星架的加工采用龙门镗铣床和落地镗铣床各一台。主要和关键设备采用进口或高精度的设备。方案一的优点是自己可以比较有效地控制加工质量和进度,对市场的反应敏捷及时;缺点是所需资金比较大,资金筹措可能会比较困难。1.2.3.2 方案二考虑到方案一所需资金大,不易筹措的实际困难,为了及时把握当前这一良好发展时机,我们准备先从简单处着手,可考虑采用生产外包这一方式,可以减少加工设备的大笔资金投入,集中精力抓住设计技术的提高,同时通过有效的手段来控制和保证
280、外包生产的质量进度。生产外包后对厂房和设备的要求大幅度降低,主要的设备为装配试验设备。该方案的优点是所需资金较少,项目容易启动,在固定资产上的投资仅有 40 万,总投入资金约160 万,相对易于启动和实施;缺点是主要零部件的加工都通过外协来进行,进度和质量取决于供应商,很多因素处于非有效控制状态,抗风险的能力比较低,自身或者外界突发事件的影响,可能对本项目产生严重的影响。为尽量减少风险,增强抗风险的能力,我们必须尽力加大资金的投入量。采用本方案,成败的关键在于合格供应商的选择和如何对其质量、进度和成本价格进行有效的控制上。2. 需求预测和拟建规模2.1 国内外需求情况的预测援引国家发改委副主任张国宝的话,根据发改委正在制订的可再生能源规划,到2020年,我国风力发电的总装机容量要达到3000 万千瓦。按这个速度发展,今后15 年内每年的装机容量将是过去20 年总量的3 倍。而在2004 年底的风电装机容量为76 万千瓦,也就是说,今后每年将新