對(duì)于復(fù)雜地形下的低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng) 來(lái)說(shuō)，機(jī)位排布恰當(dāng)與否直接影響項(xiàng) 目建成投產(chǎn)后的風(fēng)能資源利用率、風(fēng) 電場(chǎng)年發(fā)電量、項(xiàng)目收益等。如何實(shí) 現(xiàn)在低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地風(fēng)電場(chǎng)中用更少 的投資獲得更大的收益是一個(gè)值得深 入探究的問(wèn)題，而微觀選址是風(fēng)電機(jī) 組排布過(guò)程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在微 觀選址過(guò)程中不斷優(yōu)化方案可降低風(fēng) 電場(chǎng)的投資，提升整個(gè)項(xiàng)目的收益率。 本文以一個(gè)南方低風(fēng)速?gòu)?fù)雜山地風(fēng)電 場(chǎng)為例，通過(guò)在微觀選址過(guò)程中不斷 精耕細(xì)作，多方案比選，鎖定最優(yōu)排 布方案，從而降低整個(gè)項(xiàng)目的投資， 提升收益率。

微觀選址方案及布機(jī)原則

風(fēng)電場(chǎng)微觀選址工作涉及了氣象、 地質(zhì)、交通、電力等諸多領(lǐng)域，在微 觀選址之前要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源 條件初步排布機(jī)位，明確風(fēng)電機(jī)組布 置原則。根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)工程規(guī)劃報(bào)告 編制辦法》《風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址選擇技術(shù)規(guī)定》 及近年來(lái)編制的項(xiàng)目建議書、可研報(bào) 告、初設(shè)報(bào)告的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行風(fēng) 電場(chǎng)的設(shè)計(jì)及建設(shè)前，為便于今后的 設(shè)計(jì)、建設(shè)工作順利開(kāi)展，需落實(shí)如 下建場(chǎng)條件：

（1）礦藏分布圖：是否存在壓覆礦及采空區(qū)；

（2）所在區(qū)域土地屬性 分布（基本農(nóng)田、一般農(nóng)田、荒地、草地、 林地等）；

（3）所在區(qū)域及其附近地上、 地下文物分布；

（4）所在區(qū)域交通（公 路）現(xiàn)狀圖及規(guī)劃資料；

（5）所在區(qū) 域旅游區(qū)、景點(diǎn)相關(guān)資料；

（6）所在 區(qū)域自然保護(hù)區(qū)、候鳥(niǎo)遷徙路線相關(guān) 資料；

（7）所在區(qū)域軍事設(shè)施分布情 況；

（8）所在區(qū)域民居分布情況；

（9） 所在區(qū)域電力線路、設(shè)施分布情況。

在落實(shí)建場(chǎng)條件之后，即可在排 除以上限制性因素的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行機(jī)位 排布。風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)風(fēng)電機(jī)組把風(fēng)能轉(zhuǎn) 化為電能，風(fēng)流經(jīng)過(guò)葉輪后速度下降 并產(chǎn)生紊流，在沿著風(fēng)向經(jīng)過(guò)一定距 離之后風(fēng)速才會(huì)恢復(fù)。因此，在布置 風(fēng)電機(jī)組時(shí)，應(yīng)使沿著主導(dǎo)風(fēng)能的風(fēng) 電機(jī)組距離越大越好。但是，這樣會(huì) 使寶貴的風(fēng)能資源和土地資源得不到 合理利用，還增加了機(jī)組間電纜和道 路的長(zhǎng)度，使得投資增加，而獲得的 發(fā)電量并不是很多，降低了整個(gè)風(fēng)電 場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性。因此，在布置風(fēng)電機(jī)組 時(shí)，關(guān)鍵是尋找投資和資源開(kāi)發(fā)利用 量的結(jié)合點(diǎn)，恰當(dāng)平衡兩者的關(guān)系， 同時(shí)還要根據(jù)實(shí)際的地形和地域情況， 因地制宜地優(yōu)化布置。布置原則為：

（1）首先應(yīng)充分考慮場(chǎng)址內(nèi)盛行 風(fēng)向、風(fēng)速等風(fēng)況條件。在同等風(fēng)況條 件下，應(yīng)優(yōu)先考慮那些地形地質(zhì)條件良好且便于運(yùn)輸安裝的場(chǎng)地進(jìn)行布置。

（2）進(jìn)行多方案比選，精細(xì)調(diào)整 機(jī)位，在投資、建設(shè)安裝難度、發(fā)電 效益方面取得最佳平衡，努力提高綜 合效益，減少投資成本，降低建設(shè)安 裝難度，提高發(fā)電量，爭(zhēng)取風(fēng)電場(chǎng)綜 合效益最優(yōu)化。

（3）避免無(wú)效機(jī)位。如項(xiàng)目場(chǎng)址 內(nèi)農(nóng)田、村莊較多，預(yù)計(jì)在土地、林地、 環(huán)保、水土保持、村民利益等方面會(huì) 遇到較多限制。在設(shè)計(jì)中需全面考慮 地類、環(huán)保、水土保持等要求，避免 無(wú)效機(jī)位，做好預(yù)備方案，盡量減少 機(jī)位調(diào)整，特別是大規(guī)模的調(diào)整。

（4）合理集中機(jī)位。如果分散布 置風(fēng)電機(jī)組，雖可獲得相對(duì)較高的發(fā) 電量，但線路、道路較長(zhǎng)，建設(shè)安裝 難度較大，反而降低了綜合效益。因 此，在綜合考慮線路、道路、建設(shè)安 裝難度等問(wèn)題并保證發(fā)電量的前提下， 集中機(jī)位以取得發(fā)電量、線路、道路、 建設(shè)安裝難度的最佳平衡，降低投資， 提高風(fēng)電場(chǎng)的綜合效益。

微觀選址及優(yōu)化

微觀選址作業(yè)分為內(nèi)業(yè)和外業(yè)兩 個(gè)階段，首先是進(jìn)行內(nèi)業(yè)工作，接著 在內(nèi)業(yè)工作的基礎(chǔ)上進(jìn)行外部作業(yè)。 微觀選址外業(yè)工作完成后，再根據(jù)項(xiàng)目具體情況不斷優(yōu)化，從而得到科學(xué) 合理的機(jī)位排布方案。

微觀選址內(nèi)業(yè)的工作內(nèi)容包括：

（1）綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)地形、地表 粗糙度、障礙物等，并合理選用風(fēng)電 場(chǎng)各測(cè)風(fēng)塔的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，利用風(fēng)能資 源仿真計(jì)算軟件進(jìn)行流場(chǎng)模擬；

（2）根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源分布情 況和具體地形條件，兼顧單機(jī)發(fā)電量 和風(fēng)電機(jī)組間的相互影響，擬定若干 個(gè)風(fēng)電機(jī)組布置方案，對(duì)風(fēng)電機(jī)組布 置進(jìn)行比選優(yōu)化；

（3）從發(fā)電量、道路與線路路徑、 安裝平臺(tái)選取等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比 較，選定風(fēng)電機(jī)組最終布置方案，繪 制出風(fēng)電機(jī)組布置圖。

微觀選址外業(yè)工作主要為確定各 機(jī)位的現(xiàn)場(chǎng)條件，綜合考慮風(fēng)能資源、 地質(zhì)、交通運(yùn)輸、施工、輸變電、工程 規(guī)模、遠(yuǎn)期規(guī)劃、地方政府意見(jiàn)等方面。 根據(jù)各風(fēng)電機(jī)組機(jī)位現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)部分 機(jī)位進(jìn)行優(yōu)化微調(diào)，對(duì)少數(shù)不滿足建設(shè) 條件的機(jī)位進(jìn)行調(diào)換，最終確定風(fēng)電機(jī) 組機(jī)位，并在現(xiàn)場(chǎng)定樁標(biāo)記。

微觀選址外業(yè)工作完成后，應(yīng)對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)確定的機(jī)位進(jìn)行風(fēng)能資源分析復(fù) 核，確保所定機(jī)位合理。同時(shí)要根據(jù) 業(yè)主反饋意見(jiàn)、風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)廠家復(fù) 核結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以最終確定機(jī)位。

微觀選址是一項(xiàng)反復(fù)迭代、不斷調(diào)整優(yōu)化的工作，也是一項(xiàng)需要進(jìn)行全過(guò)程質(zhì)量管理的工作，只有在每一 環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算分析，不厭其煩 地作方案對(duì)比，才能得到科學(xué)合理的 機(jī)位布置方案。微觀選址工作流程如 圖 1 所示。


案例分析

本文以一個(gè)南方低風(fēng)速為例，采用如上所述的復(fù)雜地形下 的精細(xì)化微觀選址方法進(jìn)行機(jī)位排布。

一、項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于江西省南部，場(chǎng)區(qū)地 形為低山和丘陵，屬于羅霄山系諸廣 山余脈，海拔 260 ～ 530m。場(chǎng)區(qū)內(nèi)山 勢(shì)連綿起伏，溝壑較多，植被茂密， 喬木、灌木、草坡混雜，溝壑內(nèi)有較 多農(nóng)田、村莊分布。本期工程裝機(jī)容 量 30MW，安裝單機(jī)容量 2MW 的風(fēng)電機(jī)組 15 臺(tái)。此項(xiàng)目有 5 座測(cè)風(fēng)塔， 測(cè)風(fēng)塔及風(fēng)電機(jī)組位置如圖 2 所示， 測(cè)風(fēng)塔配置如表 1 所示。

二、風(fēng)能資源分析

通過(guò)分析該風(fēng)電場(chǎng)的測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)， cft01、cft02、cft03、cft04、cft05 測(cè)風(fēng)塔 的80m高度代表年風(fēng)速分別為5.11m/s、 4.84m/s、5.09m/s、5.23m/s、4.64m/s， 風(fēng)功率密度分別為 140W/m²、131W/m²、 144W/m²、168W/m²、104W/m²。風(fēng)電 場(chǎng)全年盛行風(fēng)向相對(duì)集中，基本位于 N、S 扇區(qū)，也分布在 NNW 扇區(qū)，盛 行風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)、南風(fēng)；風(fēng)能密度分布 集中程度較高，基本集中于 N、S、 NNW 扇區(qū)，全年盛行風(fēng)向和風(fēng)能密度 分布方向基本一致，有利于風(fēng)能的開(kāi) 發(fā) 利 用。cft01、cft02、cft03、cft04、 cft05 測(cè)風(fēng)塔各高度標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的 50 年一遇最大風(fēng)速均小于 37.5m/s，80m 高度 15m/s 風(fēng)速區(qū)間的平均湍流 強(qiáng)度分別為0.14、0.12、0.13、0.12、0.11， 符合國(guó)際電工協(xié)會(huì) IEC61400-1（2005） 標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于ⅢB類風(fēng)電機(jī)組的等級(jí)要求。 因此，該風(fēng)電場(chǎng)既可以采用Ⅲ B 類及 以上等級(jí)的風(fēng)電機(jī)組，也可以采用 S 類風(fēng)電機(jī)組。


三、精細(xì)化微觀選址

在可研階段時(shí)，F(xiàn)01 － F03 機(jī)位 排布在風(fēng)電場(chǎng)的東側(cè)（綠色機(jī)位）， F01 － F03 機(jī)位點(diǎn)距離其他機(jī)位較遠(yuǎn)。 在風(fēng)電場(chǎng)初步設(shè)計(jì)階段，深入研究了 此風(fēng)電場(chǎng)的地形及風(fēng)能資源特性，對(duì) 比分析了不同輪轂高度的多種機(jī)型比 選方案。評(píng)價(jià)一種方案的優(yōu)劣，不能 僅從發(fā)電量和等效利用小時(shí)來(lái)考慮， 應(yīng)以綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)予以評(píng)價(jià)。除發(fā)電 量，風(fēng)電機(jī)組的價(jià)格、塔筒、基礎(chǔ)、 箱變、線路、道路以及變電所等也都 是影響機(jī)型方案選擇的重要因素。通 過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：在前期方案中，整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的道路、集電線路成本較高， 從而會(huì)增加整體投資，降低項(xiàng)目的抗 風(fēng)險(xiǎn)能力。綜合考慮以上微觀選址優(yōu)化方法，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性分析得出了優(yōu)化 方案，即將原來(lái)在風(fēng)電場(chǎng)東側(cè)較遠(yuǎn)處 的 F01 － F03 號(hào)機(jī)位舍棄，在北側(cè)較近的地方選取 3 個(gè)機(jī)位，重新進(jìn)行風(fēng) 電場(chǎng)設(shè)計(jì)。 

優(yōu)化前后的風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量、道路、 集電線路發(fā)生如下變化：

發(fā)電量方面，調(diào)整前代表年年上 網(wǎng)電量 0.5579 億千瓦時(shí)，等效滿發(fā)小時(shí) 數(shù) 1860h，容量系數(shù) 0.2122。調(diào)整后代 表年年上網(wǎng)電量 0.5527 億千瓦時(shí)，等 效滿發(fā)小時(shí)數(shù) 1842h，容量系數(shù) 0.2103。

道路方面，機(jī)位變更前：風(fēng)電場(chǎng) 運(yùn)輸場(chǎng)內(nèi)檢修路總長(zhǎng) 29.9km，其中新 建及改建碎石運(yùn)輸檢修路總長(zhǎng) 18km， 改建現(xiàn)況 3.5m 寬碎石路 11.9km。變 更后：風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)輸場(chǎng)內(nèi)檢修路總長(zhǎng) 24.3km，其中新建及改建碎石運(yùn)輸檢 修路總長(zhǎng) 14.7km，改建現(xiàn)況 3.5m 寬 碎石路 9.6km。變更后，道路長(zhǎng)度由 29.9km 減少至 24.3km，減少 5.6km。

本工程集電線路分為 A、B 兩回， A 回集電線路連接 F01 － F03 風(fēng)電機(jī) 組，B 回集電線路連接 F04 － F15 風(fēng) 電機(jī)組。F01 － F03 風(fēng)電機(jī)組調(diào)整到 FJ1 － FJ3 后，A 回集電線路將發(fā)生變 化，對(duì) B 回集電線路無(wú)影響。變更后， A 回線路長(zhǎng)度由 6.7km 縮短至 5km， 減少 1.7km。

根據(jù) 2018 年第二季度的價(jià)格水 平、國(guó)家能源局發(fā)布的《陸上風(fēng)電場(chǎng) 工程設(shè)計(jì)概算編制規(guī)定及費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)》 （2011 版）和《陸上風(fēng)電場(chǎng)工程概算 定額》（2011 版）的通知及其附件、 《關(guān)于建筑業(yè)營(yíng)業(yè)稅改增值稅后陸上 風(fēng)電場(chǎng)工程計(jì)價(jià)依據(jù)調(diào)整實(shí)施意見(jiàn)》 可再生定額〔2016〕32 號(hào)文件、《電 力工程裝置性材料預(yù)算價(jià)格》、《建 設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版） 發(fā)改投資〔2006〕1325 號(hào)等規(guī)定及現(xiàn) 行的有關(guān)財(cái)稅政策，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)工程優(yōu) 化前后的兩種方案進(jìn)行詳細(xì)的工程概 算及財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，得到如表 2 所示的經(jīng) 濟(jì)性對(duì)比分析結(jié)果。

調(diào) 整 后， 年 上 網(wǎng) 電 量 由 5579.1 萬(wàn)千瓦時(shí)減少至 5527.4 萬(wàn)千瓦時(shí)，減 少 51.7 萬(wàn)千瓦時(shí)；總投資由 23346.44 萬(wàn)元減少至 22937.78 萬(wàn)元，總投資減 少 408.66 萬(wàn)元；項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收 益率由 9.83% 增加至 10.21%；資本 金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率由 16.27% 增加至 17.58%。結(jié)合道路、集電線路等因素 集中機(jī)位后，發(fā)電量雖有所降低，但 整個(gè)項(xiàng)目的收益率有所增長(zhǎng)，同時(shí)也 提高了項(xiàng)目的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，且有利于 項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期的維護(hù)管理。

結(jié)論

隨著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展， 陸上風(fēng)電場(chǎng)可開(kāi)發(fā)風(fēng)速的水平不斷下 探，如何最大限度地開(kāi)發(fā)利用好低風(fēng) 速風(fēng)能資源，已經(jīng)成為當(dāng)前風(fēng)電領(lǐng)域 內(nèi)一個(gè)值得深入研究的重要課題。微 觀選址作為風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)流程中的重要 一環(huán)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和 機(jī)組選擇起重要指導(dǎo)作用。在微觀選 址過(guò)程中，只有深入研究風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng) 能資源及地形因素，設(shè)計(jì)出科學(xué)的布 機(jī)方案，匹配最適合的機(jī)型，才能從 源頭上控制項(xiàng)目的投資額，提升項(xiàng)目 的收益率，降低風(fēng)電項(xiàng)目的投資風(fēng)險(xiǎn)， 最大化地為客戶創(chuàng)造價(jià)值。