苏北沿海风电场风机选型与机群排布优化研究

摘要

根据苏北沿海风电场特定的风能资源特征及地形地貌特点，着重进行风电机组选型及机群排布的优化研究，其目的是最大限度地捕获风能，降低风电项目全寿命期的度电成本，以获取最大的经济和社会效益。
　　 本研究的创新意义主要体现在以下三个方面：
　　 (1)通过对风电工程的效益——成本的解析，首次提出“差异性度电成本”和“全寿命期差异性度电成本”的概念，并导出其计算公式，有利于方便快捷、准确有效地选择最优风电机型。指出不能仅以机组发电容量系数作为机型选择的主要依据，而应选择全寿命期差异性度电成本最低的风电机组，而当全寿命期差异性度电成本相同或接近时，再选择差异性度电成本较小或机组发电容量系数较高的机组。
　　 (2)基于PARK尾流模型，导出了苏北沿海地区风电机群行、列间距优化递推关系，经参数率定后拟定风电场机群行、列问距最优方案。
　　 (3)针对现行机群排布指导原则相对粗略和随意的弊端，提出了苏北沿海风电场风电机群优化排布新的指导原则——风电机群朝向和行、列间距应根据风电场址范围和风能资源等综合确定。机群朝向可分别根据有效主能方向群和主导风向群确定：行、列间距比例应符合有效主能方向群和次有效主能方向群或者主导风向群和次主导风向群所占频率之比。经计算比较取较优的方案作进一步优化排布，形成“前密后疏”的格局，得到最优方案。新指导原则可以使风电机群运行和场址风的方向分布（包括风向分布和有效风能方向分布）达到最佳匹配状态，以最大限度地捕获风能。
　　 在风能资源评估优化研究的基础上，本论文采用分层次、逐步优化的研究方法，研究结论对于苏北沿海风电场规划设计具有较强的指导意义，对其它地区的风电工程亦有一定的参考价值。