一种系统的平原风电场微观选址方法

摘要

一种系统的平原风电场微观选址方法，它包括如下步骤：1）、确定风场范围；2）、获取风场范围内的状态数据；3）、结合风能资源分布图，考虑发电量最优原则，初步排布本风场风机位置；4）、在满足安全距离要求、避让距离要求、避开限制性区域的同时，在可布置风机的区域内，通过优化布置，结合风资源模块、电气模块、土建模块、总图模块、集电线路模块、技经模块计算结果，综合反复迭代计算得到单位电度投资最优的初步布机方案。本发明首次提出全面的、系统的微观选址方案，对平原风电场的资源的充分利用、机位的合理布置、技术方案的优化选择具有较大的参考价值，为平原风电的开发利用提供宝贵的指导经验。

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统的平原风电场微观选址方法。

背景技术

目前，随着风电场开发的进程，山区风资源开发已经逐步进入尾声，加之这些年风机技术的进步，风电场开发建设的热潮已经由山区转向平原。山地风电场微观选址已经有一套较为成熟的技术方法，而平原风电场由于其起步较晚，再加上限制性因素更多、技术条件更为复杂，其微观选址技术与山地风电场有很大差异，且尚处于一个摸索和逐渐改进的阶段。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种平原风电场微观选址方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种系统的平原风电场微观选址方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1）、确定风场范围；

2）、获取风场范围内的状态数据，所述的状态数据包括避让区域、避让距离、以及噪声、光影安全距离；

3）、结合风能资源分布图，考虑发电量最优原则，初步排布本风场风机位置；

4）、在满足安全距离要求、避让距离要求、避开限制性区域的同时，在可布置风机的区域内，通过优化布置，结合风资源模块、电气模块、土建模块、总图模块、集电线路模块、技经模块计算结果，综合反复迭代计算得到单位电度投资最优的初步布机方案。

还包括如下步骤：

5）、根据初步布机方案，由风机厂商复核噪声、光影对居民区及养殖场的影响是否满足相关环境标准的要求，若否，则重复3）、4）工作调整直至满足该要求，得到中间布机方案一；

6）、根据初步选定的机位，现场实地踏勘，再次排除各项影响因素，若有调整则重复3）、4）、5）项工作内容直至满足所有要求，得到中间布机方案二；

7）、以初步布机方案二的风机坐标，向当地国土部门落实各个机位土地性质的相符性，若不完全符合国家用地政策，则重复3）、4）、5）、6）项工作直至所有机位点全部满足要求，得到中间布机方案三；

8）、再次实地踏勘复核最终布机方案三，若有影响因素，则重复3）、4）、5）、6）、7）项工作直至排除所有影响因素得到最终布机方案。

确实风场范围时应具备的数据包括：测风数据、满足微观选址和风电场风流数值模型计算的实测地形图、土地性质图、林业分布图、矿区分布图、规划图、生态红线保护区、军事避让区范围图、机场避让区范围图、文物保护范围图、临近风场机位位置图；所述的测风数据由测风塔观测所得；风电场风流数值模型由WAsP、WindFarm或Meteodyn WT软件获取。

在步骤2）中，避让区域是指：避让基本农田、矿区、生态红线保护区、军事保护区、机场保护范围、文物保护范围、临近风场范围；

避让距离是指：现场勘查，查明风场区域的居民区、坟头、养殖场、110kV及以上高压线路、省级及以上道路、地埋管线、通信信号塔以及其他限制性因素；以及，根据规程规范、机型参数确定的对高压线路、道路、地埋管线、信号塔的避让距离；

噪声、光影安全距离是指：根据环境标准明确居民区、养殖场的噪声类型区，确定白天以及夜间对噪声的限值要求；然后依据选定机型的源强以及噪声限值要求，测算风机距离居民区、养殖场的安全距离要求。

在步骤3）中，增加10～20%的备选机位。

初步风机排布位置优先考虑风资源条件，风能资源分布图由数值模拟软件导出获取，图谱比较亮的位置风资源条件好，图谱比较暗的位置风资源条件差；机位排布可由人工手动选取位置或者由计算软件实现，人工手动排布即根据风能资源分布条件，手动将风机布置在资源条件好的位置，而软件排布则是设定好边界条件、风机间距离要求、入流角及湍流强度上限值，由软件迭代计算得到最优位置方案。

在步骤4）中，单位电度投资最优的初步布机方案是指单位电度投资最小的方案；风电场总收益由发电量决定，发电量由风资源模块计算获得；风电场工程的投资由风机设备、电气、土建、集电线路、运输及检修道路组成，结合实际价格及当地条件，给各个部分设定一个计价基数，然后不同的风机排布方案就对应一个发电量和一个总支出，总支出除以总发电量得到单位电度投资，以单位电度投资最小为目标，通过设定迭代时间或者迭代次数计算得到最优方案。

本发明的有益效果为：本发明针对平原风电场复杂的地物条件、繁多的限制性因素，首次提出全面的、系统的微观选址方案，对平原风电场的资源的充分利用、机位的合理布置、技术方案的优化选择具有较大的参考价值，为平原风电的开发利用提供宝贵的指导经验。

附图说明

图1是本发明的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式，基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种平原风电场微观选址方法，包括如下步骤：

1）、确定风场范围：在确实风场范围时，一般根据当地发展规划以及业主单位与地方政府签订的开发协议中指定的区域，明确本风场的具体范围。

在该步骤中，确实风场范围时应具备的数据包括：测风数据、满足微观选址和风电场风流数值模型计算的实测地形图、土地性质图、林业分布图、矿区分布图、规划图、生态红线保护区、军事避让区范围图、机场避让区范围图、文物保护范围图、临近风场机位位置图等。

测风数据由业主设立的测风塔观测所得，通过测风塔获取测风数据为现有技术；实测地形图由业主委托勘测单位测量所得，由业主负责提供；风电场风流数值模型由现有软件建立获得，目前常用的软件有WAsP、WindFarm、Meteodyn WT等，其中以Meteodyn WT最为权威；土地性质图来源于当地国土部门，林业分布图来源于当地林业部门，矿区分布图来源于当地地质矿产主管部门，规划图来源于当地规划部门，生态红线保护区来源于地方环保部门，军事保护区来源于地方军事管理单位，机场避让区来源于具体机场管理单位，文物保护范围图来源于地方文物局。

2）、获取风场范围内的状态数据，所述的状态数据包括避让区域、避让距离、以及噪声、光影安全距离。

其中，避让区域是指：避让基本农田、矿区、生态红线保护区、军事保护区、机场保护范围、文物保护范围、临近风场范围等区域，确定本风场可以布机的基本区域（土地块）。

避让距离是指：现场勘查，查明风场区域的居民区、坟（地）头、养殖场、110kV及以上高压线路、省级及以上道路、地埋管线、通信信号塔以及其他限制性因素；以及，根据相关规程规范、机型参数等确定对高压线路、道路、地埋管线、信号塔等的避让距离。

噪声、光影安全距离是指：根据相关环境标准明确居民区、养殖场等敏感区的噪声类型区（大多平原风场属于1类环境噪声区），确定白天以及夜间对噪声的限值要求；然后依据选定机型的源强以及噪声限值要求，测算风机距离居民区、养殖场的安全距离要求（考虑叠加影响）；测算风机距离居民区、养殖场的安全距离均为现有技术，该数据可以由两种方式获取，一是由风机厂商提供，二是由负责编写风电场工程环境影响评价报告的单位提供。以及，根据相关环境标准测算光影影响距离，明确风机对居民区、养殖场等的避让距离；结合噪声及光影测算结果（一般情况下噪声影响半径更大），两者取大值，确定风机对居民区、养殖场等敏感区的安全距离要求；噪声安全距离测算及光影安全距离测算均为现有技术，两项数据均可以由两种方式获取，一是由风机厂商提供，二是由负责编写风电场工程环境影响评价报告的单位提供。

3）、结合风能资源分布图，考虑发电量最优原则，初步排布本风场风机位置，考虑到平原风场影响因素较多以及后期征地等影响，增加10～20%的备选机位。

初步风机排布位置一般优先考虑风资源条件，风能资源分布图由数值模拟软件导出获取，图谱比较亮的位置风资源条件好，图谱比较暗的位置风资源条件差；机位排布可由人工手动选取位置或者由计算软件实现，如openwind，人工手动排布即根据风能资源分布条件，手动将风机布置在资源条件好（图谱更亮）的位置，而软件排布则是设定好边界条件、风机间距离要求（一般沿主导风向设置为5倍叶轮直径，处置与主导风向设置为3倍叶轮直径）、入流角及湍流强度上限值等，由软件迭代计算得到最优位置方案。

4）、在满足安全距离要求、避让距离要求、避开限制性区域的同时，在可布置风机的区域内，通过优化布置，结合风资源模块、电气模块、土建模块、总图模块、集电线路模块、技经模块计算结果，综合反复迭代计算得到单位电度投资最优的初步布机方案，这里单位电度投资最优的初步布机方案是指单位电度投资最小的方案。

风电场总收益由发电量决定，发电量由风资源模块计算获得；风电场工程的投资由风机设备、电气、土建、集电线路、运输及检修道路等主要部分组成，结合实际价格及当地条件，给各个部分设定一个计价基数，然后不同的风机排布方案就对应一个发电量和一个总支出，总支出除以总发电量得到单位电度投资，以单位电度投资最小为目标，通过设定迭代时间或者迭代次数计算得到最优方案。

5）、根据初步布机方案，由风机厂商复核噪声（考虑叠加影响）、光影对居民区及养殖场的影响是否满足相关环境标准的要求，若否，则重复3）、4）工作调整直至满足该要求，得到中间布机方案一。

6）、根据初步选定的机位，现场实地踏勘，再次排除各项影响因素，若有调整则重复3）、4）、5）项工作内容直至满足所有要求，得到中间布机方案二。

7）、以初步布机方案二的风机坐标，向当地国土部门落实各个机位土地性质的相符性，若不完全符合国家用地政策，则重复3）、4）、5）、6）项工作直至所有机位点全部满足要求，得到中间布机方案三。

8）、再次实地踏勘复核最终布机方案三，若有影响因素，则重复3）、4）、5）、6）、7）项工作直至排除所有影响因素得到最终布机方案。

其他技术参照现有技术。

以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，在本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。