李若毅+李硕
摘 要：跟随时代的发展，我国的风力发电已经逐步取代耗能大、污染重的传统发电模式，风能发电的系统建立，其主要是风力发电机组选型因素。发电机组的选型与风电场优化设计在其中扮演着重要角色，它决定了全场效率的优劣，本文主要分析了机组的选型问题，以及风电场优化设计对发电机组的选型提供科学的建设意见，期待我国的风力发电最大化的发挥效益。
关键词：风电机组 电场设计 优化设计 选型 因素
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0052-02
我国针对固有资源的开发利用已经进入成熟阶段，当下非再生资源的储量已无法满足日益进步的经济需求，人们在日常生活中对于能源的需求逐步加大，环境的问题与资源利用问题也被广大人们所关注，而随着社会的发展进步，风力发电这种可再生清洁能源被广泛利用是发展趋势，所以，我们在设计中对于风力发电机组的选型能否符合效益的生成，是否符合经济效益的提升便是我们重点关注与分析的，我们对发电机组的风电场优化设计与实践是重中之重。
1 风力发电机组选型中我们需要考虑的因素
1.1 风力发电机组选型中存在的问题
首先，对于发电机组选型是否合理，能否确保机组的正常工作，资源的发电能力是否受到影响，保障经济效益的合理都是我们需要思考的问题，发电机组的选型对于设计整体存在自身的缺陷，将会导致机组整体的故障率提高，在运行上直接影响着发电效率。其次，风力发电机组是由各个组成部分构成的，各个部件的运行都会导致机组停机现象的发生。最后，发电机组的选型缺乏结合实际情况，在实际运行中性能会受很大影响，从而无法满足实际的发电情况或未达到设计初衷。
障碍物与摩擦力对于风速的影响，一般，在地面1.5km以下为大气层也被称为摩擦层，风扫过摩擦层多削弱风速，气流通过障碍物时，风速也会降低，然而气流在平坦的区域范围是均匀的，所以，风速与多方面因素有关。
1.2 风力发电机组选型需要思考的问题
第一，风力发电顾名思义是利用风的动能，那么我们就需要根据实际的风况作为第一依据，选择能满足风力资源的发电机组，也有部分的项目不需要考虑风电场的风能情况。目前我们重点考虑低风速、大叶片的机组，从而增加机组捕风能力，提高机组的发电效率。
第二，资源的充分利用与占地面积的选择。通常来说，在平坦、低风速区域我们首先考虑高塔筒，因为通过实验证明，高塔筒较低塔筒而言捕风能力显著提高，在这我们尽量选择大容量的机型，这样才能降低风电机组的数量，从而降低土地的占用量。
第三，要结合地理实际情况进行科学分析，因发电机组对于温度是有一定要求的，温度会对其产生一定的影响，所以，要根据环境特征进行选型与优化设计。
例如：在我国的北方地区，冬季的低温是我们必须思考的问题，在对机组的选型上我们要考虑机组的耐低温特性以及低温情况下的作业状况。比如：我国南方的高温情况下，在选择上我们需要考虑其耐高温特性，在高温的情况下的作业情况，还有就是沿海地区的特性，我们需要考虑机组的抗腐蚀性、绝缘性等。
第四，风电机组的投入资金与回报问题，我们对于风力发电机组的选择需要考虑其回报的效率，我们需要选择一些变桨距机型，这样可以有效提高风能的利用率，变桨距调速可以克服定桨距中的缺点，对于机组运行的效率有很好的提升，我们在对风电项目进行评估中，风电的投资回报是重点，所以，要充分考虑性价比高的风电机组。
2 案例分析
2.1 情况概述
某风电场设立在沿海地区，风电场地面为滩涂与鱼塘，交通与机组整体介入条件相对较好，地面的高程为0.4～2.3m，为东西走向，整体风电场划分成3个区域共计33台风电机组，在布置上为三排十一列平行布局，每台发电机组间距650～700m，列距为650m，地区属于北亚亚太热带季风气候地区，每年的气象材料显示地区的平均风速为2.2m/s，每月的风速较为均匀，3月份与8月份为大风。
2.2 现场资料分析
案例中，设立了70m测风塔对风速进行实时测量，所获得的数据显示平均风速为7.1m/s，10m测风为平均2.8m/s，地区地质为1～3m的淤泥层，地震烈度6°，整体工程性能较差，风电场的装机容量定为49.8MW，电网的容量可以满足。
2.3 测风塔的选址
风电场的测风塔应设在风电场风能源的位置上，需要远离高大树木或障碍物，如果测风塔必须位于障碍物附近，那么应该控制其间距与物理水平应小于障碍物的10倍处安装，如果设立在树木密集处，那么要高出树木的顶端10m以上，一般在风电场区域内安装2台以上的70m测风塔，设立的朝向要在风向的上风向，避免障碍物与尾流区，防止湍流使得测风数据偏离，在山脊凹面时，应该在区域前后各安装一个测风塔，以保障数据的全面性。对于低凹地形在盛行风向与低凹地形走向一致，低凹地形风气流方能加速，所以，应将测风塔设在低凹地形盛行风向的上风入口处，测风数据才具有代表性。
3 案例分析风电机组选型
由于风电场位于沿海地区，我们结合实际的风能源、工程地质、地形以及电网的条件分析，本案例使用1500kW风电机组，通过风速数据显示，将风机定为Ⅰ类或Ⅱ类。
3.1 經济方面
通过分析风机的切入风速与机组的发电量，在经济适用性中属于相同，那么我们就需要分析额定功率的经济性比较。
3.2 机组选型安全性评估
在本案例中，主要使用作业条件危险性评估方法实施评价，经过相关的计算之后，Ⅰ类风机为1级风险，而Ⅱ类风机属于2级风险。从整体来看，前者可以接受，而后者为一般风险，需要对其进行注意。
4 风能资金投入与回报不平衡
案例分析，我们以我国吉林省为例，无论从局部或是整体等多角度分析，其电能的供给和需求都是不平衡的，平衡每年的增长率为零或者是负增长，电力发电装机总容量任然持续增加，同比增加8.37%，供大于求问题逐年增加，风电的接纳将面临更大的困难。
5 风电场的优化设计
第一，我们需要对各个方向相邻的风电机组进行数据对比分析，然后根据分析所得到的数据对风机之间的间距进行调整，尽量多反复验算和比较，最后得到合理的风机数量与间距。
第二，通过分析整体风电场的布局，对于布置方案与配套设施进行优化，在投资、度电投资、单位投资与上网电价等综合性能对比指标，选择最为优化的布置方案。
第三，节能减排组合优化，尽量最大限度地降低耗能，提高能源利用率，制定风电机组自己投入回报，逐步对比新目标，在相同的约束下对比原有问题制定优化方案。
6 结语
综上所述，我国的风力发电在近几年得到了快速发展，能源利用率逐年提高，风电场的设计要满足一定目标量，提高系统的用电可靠性，因为风力发电是随机性和波动性等特性的，所以，应当考虑发电量的稳定运行，作为从业者的我们需要不断推进技术在应用的效果，为我国的可持续发展做出贡献。
参考文献
[1]易雯岚.风电机组选型及风电场优化设计研究[D].华北电力大学（北京），2010.
[2]刘瑞轩.风力发电机组综合优化选型方法研究[D].华北电力大学（北京），2011.
[3]钟素梅.风电场的机组选型与场址选址工作探讨[J].中国西部科技，2011（6）：45-46.
[4]钟楚红.探究风电场机组选型所需要考虑的问题[J].节能资源利用，2011（6）：471.
[5]杨勇，周钦宾，李颖瑾.风电场设计中机组选型与布置分析[J].山东建筑大学学报，2012（2）：246-249.endprint
