對于復雜地形下的低風速風電場 來說，機位排布恰當與否直接影響項 目建成投產(chǎn)后的風能資源利用率、風 電場年發(fā)電量、項目收益等。如何實 現(xiàn)在低風速復雜山地風電場中用更少 的投資獲得更大的收益是一個值得深 入探究的問題，而微觀選址是風電機 組排布過程中非常關鍵的環(huán)節(jié)。在微 觀選址過程中不斷優(yōu)化方案可降低風 電場的投資，提升整個項目的收益率。 本文以一個南方低風速復雜山地風電 場為例，通過在微觀選址過程中不斷 精耕細作，多方案比選，鎖定最優(yōu)排 布方案，從而降低整個項目的投資， 提升收益率。

微觀選址方案及布機原則

風電場微觀選址工作涉及了氣象、 地質(zhì)、交通、電力等諸多領域，在微 觀選址之前要根據(jù)風電場的風能資源 條件初步排布機位，明確風電機組布 置原則。根據(jù)《風電場工程規(guī)劃報告 編制辦法》《風電場場址選擇技術規(guī)定》 及近年來編制的項目建議書、可研報 告、初設報告的相關經(jīng)驗，在進行風 電場的設計及建設前，為便于今后的 設計、建設工作順利開展，需落實如 下建場條件：

（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)、景點相關資料；

（6）所在 區(qū)域自然保護區(qū)、候鳥遷徙路線相關 資料；

（7）所在區(qū)域軍事設施分布情 況；

（8）所在區(qū)域民居分布情況；

（9） 所在區(qū)域電力線路、設施分布情況。

在落實建場條件之后，即可在排 除以上限制性因素的區(qū)域內(nèi)進行機位 排布。風電場通過風電機組把風能轉(zhuǎn) 化為電能，風流經(jīng)過葉輪后速度下降 并產(chǎn)生紊流，在沿著風向經(jīng)過一定距 離之后風速才會恢復。因此，在布置 風電機組時，應使沿著主導風能的風 電機組距離越大越好。但是，這樣會 使寶貴的風能資源和土地資源得不到 合理利用，還增加了機組間電纜和道 路的長度，使得投資增加，而獲得的 發(fā)電量并不是很多，降低了整個風電 場的經(jīng)濟性。因此，在布置風電機組 時，關鍵是尋找投資和資源開發(fā)利用 量的結(jié)合點，恰當平衡兩者的關系， 同時還要根據(jù)實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）首先應充分考慮場址內(nèi)盛行 風向、風速等風況條件。在同等風況條 件下，應優(yōu)先考慮那些地形地質(zhì)條件良好且便于運輸安裝的場地進行布置。

（2）進行多方案比選，精細調(diào)整 機位，在投資、建設安裝難度、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，降低建設安 裝難度，提高發(fā)電量，爭取風電場綜 合效益最優(yōu)化。

（3）避免無效機位。如項目場址 內(nèi)農(nóng)田、村莊較多，預計在土地、林地、 環(huán)保、水土保持、村民利益等方面會 遇到較多限制。在設計中需全面考慮 地類、環(huán)保、水土保持等要求，避免 無效機位，做好預備方案，盡量減少 機位調(diào)整，特別是大規(guī)模的調(diào)整。

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

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 個階段，首先是進行內(nèi)業(yè)工作，接著 在內(nèi)業(yè)工作的基礎上進行外部作業(yè)。 微觀選址外業(yè)工作完成后，再根據(jù)項目具體情況不斷優(yōu)化，從而得到科學 合理的機位排布方案。

微觀選址內(nèi)業(yè)的工作內(nèi)容包括：

（1）綜合考慮風電場地形、地表 粗糙度、障礙物等，并合理選用風電 場各測風塔的測風數(shù)據(jù)，利用風能資 源仿真計算軟件進行流場模擬；

（2）根據(jù)風電場風能資源分布情 況和具體地形條件，兼顧單機發(fā)電量 和風電機組間的相互影響，擬定若干 個風電機組布置方案，對風電機組布 置進行比選優(yōu)化；

（3）從發(fā)電量、道路與線路路徑、 安裝平臺選取等方面進行技術經(jīng)濟比 較，選定風電機組最終布置方案，繪 制出風電機組布置圖。

微觀選址外業(yè)工作主要為確定各 機位的現(xiàn)場條件，綜合考慮風能資源、 地質(zhì)、交通運輸、施工、輸變電、工程 規(guī)模、遠期規(guī)劃、地方政府意見等方面。 根據(jù)各風電機組機位現(xiàn)場條件，對部分 機位進行優(yōu)化微調(diào)，對少數(shù)不滿足建設 條件的機位進行調(diào)換，最終確定風電機 組機位，并在現(xiàn)場定樁標記。

微觀選址外業(yè)工作完成后，應對 現(xiàn)場確定的機位進行風能資源分析復 核，確保所定機位合理。同時要根據(jù) 業(yè)主反饋意見、風電機組生產(chǎn)廠家復 核結(jié)果進行調(diào)整，以最終確定機位。

微觀選址是一項反復迭代、不斷調(diào)整優(yōu)化的工作，也是一項需要進行全過程質(zhì)量管理的工作，只有在每一 環(huán)節(jié)進行細致的計算分析，不厭其煩 地作方案對比，才能得到科學合理的 機位布置方案。微觀選址工作流程如 圖 1 所示。


案例分析

本文以一個南方低風速為例，采用如上所述的復雜地形下 的精細化微觀選址方法進行機位排布。

一、項目概況

該項目位于江西省南部，場區(qū)地 形為低山和丘陵，屬于羅霄山系諸廣 山余脈，海拔 260 ～ 530m。場區(qū)內(nèi)山 勢連綿起伏，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。本期工程裝機容 量 30MW，安裝單機容量 2MW 的風電機組 15 臺。此項目有 5 座測風塔， 測風塔及風電機組位置如圖 2 所示， 測風塔配置如表 1 所示。

二、風能資源分析

通過分析該風電場的測風塔數(shù)據(jù)， cft01、cft02、cft03、cft04、cft05 測風塔 的80m高度代表年風速分別為5.11m/s、 4.84m/s、5.09m/s、5.23m/s、4.64m/s， 風功率密度分別為 140W/m²、131W/m²、 144W/m²、168W/m²、104W/m²。風電 場全年盛行風向相對集中，基本位于 N、S 扇區(qū)，也分布在 NNW 扇區(qū)，盛 行風向為北風、南風；風能密度分布 集中程度較高，基本集中于 N、S、 NNW 扇區(qū)，全年盛行風向和風能密度 分布方向基本一致，有利于風能的開 發(fā) 利 用。cft01、cft02、cft03、cft04、 cft05 測風塔各高度標準空氣密度下的 50 年一遇最大風速均小于 37.5m/s，80m 高度 15m/s 風速區(qū)間的平均湍流 強度分別為0.14、0.12、0.13、0.12、0.11， 符合國際電工協(xié)會 IEC61400-1（2005） 標準關于ⅢB類風電機組的等級要求。 因此，該風電場既可以采用Ⅲ B 類及 以上等級的風電機組，也可以采用 S 類風電機組。


三、精細化微觀選址

在可研階段時，F(xiàn)01 － F03 機位 排布在風電場的東側(cè)（綠色機位）， F01 － F03 機位點距離其他機位較遠。 在風電場初步設計階段，深入研究了 此風電場的地形及風能資源特性，對 比分析了不同輪轂高度的多種機型比 選方案。評價一種方案的優(yōu)劣，不能 僅從發(fā)電量和等效利用小時來考慮， 應以綜合經(jīng)濟指標予以評價。除發(fā)電 量，風電機組的價格、塔筒、基礎、 箱變、線路、道路以及變電所等也都 是影響機型方案選擇的重要因素。通 過對比分析發(fā)現(xiàn)：在前期方案中，整個風電場的道路、集電線路成本較高， 從而會增加整體投資，降低項目的抗 風險能力。綜合考慮以上微觀選址優(yōu)化方法，結(jié)合經(jīng)濟性分析得出了優(yōu)化 方案，即將原來在風電場東側(cè)較遠處 的 F01 － F03 號機位舍棄，在北側(cè)較近的地方選取 3 個機位，重新進行風 電場設計。 

優(yōu)化前后的風電場發(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，等效滿發(fā)小時 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，等 效滿發(fā)小時數(shù) 1842h，容量系數(shù) 0.2103。

道路方面，機位變更前：風電場 運輸場內(nèi)檢修路總長 29.9km，其中新 建及改建碎石運輸檢修路總長 18km， 改建現(xiàn)況 3.5m 寬碎石路 11.9km。變 更后：風電場運輸場內(nèi)檢修路總長 24.3km，其中新建及改建碎石運輸檢 修路總長 14.7km，改建現(xiàn)況 3.5m 寬 碎石路 9.6km。變更后，道路長度由 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 風電機 組，B 回集電線路連接 F04 － F15 風 電機組。F01 － F03 風電機組調(diào)整到 FJ1 － FJ3 后，A 回集電線路將發(fā)生變 化，對 B 回集電線路無影響。變更后， A 回線路長度由 6.7km 縮短至 5km， 減少 1.7km。

根據(jù) 2018 年第二季度的價格水 平、國家能源局發(fā)布的《陸上風電場 工程設計概算編制規(guī)定及費用標準》 （2011 版）和《陸上風電場工程概算 定額》（2011 版）的通知及其附件、 《關于建筑業(yè)營業(yè)稅改增值稅后陸上 風電場工程計價依據(jù)調(diào)整實施意見》 可再生定額〔2016〕32 號文件、《電 力工程裝置性材料預算價格》、《建 設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》（第三版） 發(fā)改投資〔2006〕1325 號等規(guī)定及現(xiàn) 行的有關財稅政策，對風電場工程優(yōu) 化前后的兩種方案進行詳細的工程概 算及財務評價，得到如表 2 所示的經(jīng) 濟性對比分析結(jié)果。

調(diào) 整 后， 年 上 網(wǎng) 電 量 由 5579.1 萬千瓦時減少至 5527.4 萬千瓦時，減 少 51.7 萬千瓦時；總投資由 23346.44 萬元減少至 22937.78 萬元，總投資減 少 408.66 萬元；項目投資財務內(nèi)部收 益率由 9.83% 增加至 10.21%；資本 金財務內(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 集中機位后，發(fā)電量雖有所降低，但 整個項目的收益率有所增長，同時也 提高了項目的抗風險能力，且有利于 項目運營期的維護管理。

結(jié)論

隨著我國風電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展， 陸上風電場可開發(fā)風速的水平不斷下 探，如何最大限度地開發(fā)利用好低風 速風能資源，已經(jīng)成為當前風電領域 內(nèi)一個值得深入研究的重要課題。微 觀選址作為風電場開發(fā)流程中的重要 一環(huán)，對風電場項目的經(jīng)濟性評價和 機組選擇起重要指導作用。在微觀選 址過程中，只有深入研究風電場的風 能資源及地形因素，設計出科學的布 機方案，匹配最適合的機型，才能從 源頭上控制項目的投資額，提升項目 的收益率，降低風電項目的投資風險， 最大化地為客戶創(chuàng)造價值。