01 風電場選址的重要性

風能是具有大規(guī)模開發(fā)價值的可再生能源，對環(huán)境保護和社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

風能是風速的3次方，風速相差1倍，風能相差8倍。因此，選擇一個好的風電場，風速是至關(guān)重要的。風電場場址選擇的好壞，對風能利用的預期目的能否達到，有著關(guān)鍵的作用。

理論上風資源豐富、風向穩(wěn)定、風能分布集中、破壞性風速較小的風場是一個理想的風電場，適宜建設(shè)大型風電場。

（資料圖：明陽集團）

02 陸上風電場選址

陸上風電場指的是利用陸地上的風來獲得電力的整套設(shè)施，其中陸上風電場還分為平原地區(qū)的風電場和山區(qū)風電場。

陸上風電場的宏觀選址是指在一個較大的區(qū)域，對形成風的各種因素包括地形、地貌、地質(zhì)、氣象、交通運輸、接入系統(tǒng)等因素進行綜合分析，找出風資源較好，具備裝機條件的風場。風電場宏觀選址是整個風電場建設(shè)的最重要的一個環(huán)節(jié)。

宏觀選址

風資源

風能資源評估是整個風電場建設(shè)、運行的重要環(huán)節(jié)，是風電項目的根本，對風能資源的正確評估是風電場建設(shè)取得良好經(jīng)濟效益的關(guān)鍵，有的風電場建設(shè)因風能資源評價失誤，建成的風電場達不到預期的發(fā)電量，造成很大的經(jīng)濟損失。因此，風資源是風場必須具備的先決條件，用于評估風資源的主要參數(shù)有年平均風速、風頻及風向、年風能可利用時間等。

其中，年平均風速是最重要的參數(shù)。年平均風速是指在給定時間內(nèi)瞬時風速的平均值，測風高度應(yīng)與風電機組輪轂高度相等或接近，由場內(nèi)有代表性的測風塔（或若干測風塔）讀?。ㄈ∑骄担?。

一般委托相關(guān)單位進行該風場測風塔設(shè)立并進行測風服務(wù)，安裝地點應(yīng)選址該風電場有代表性的地方，數(shù)量一般不少于2座，若條件許可，對于地形相對復雜的地區(qū)應(yīng)增加至4~8座，測風儀應(yīng)安裝在10m、30m、50m、70m的高度進行測風，現(xiàn)場測風應(yīng)連續(xù)進行，時間至少1年以上。

一般說來，只要當?shù)赜蟹€(wěn)定的盛行風，年平均風速在標準空氣密度下不低于5m/s，風速在同等條件下為 3～25m/s內(nèi),風機的年等效滿發(fā)小時數(shù)時間多于2000h，就可以建風電場。

（資料圖：運達股份）

地形影響

地形是影響風力發(fā)電場選址的一個非常重要的因素。風力發(fā)電場需要建立在較為平坦的地區(qū)，并且必須避免高聳的建筑物、山脈和樹林等對風速的影響。風力發(fā)電場建設(shè)前，需要評估地形、地貌和土質(zhì)，采集高程數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)，避免建設(shè)風電機組的地面過于堅硬。

氣候條件

由于風能利用中需要考慮到風速的穩(wěn)定性，因此在選址時盡量要求不要有過大的風速日變化和季節(jié)變化 。

尤其注意，要盡量避開災害性天氣頻繁地帶。比如海邊風場的颶風、龍卷風都可能在短時間內(nèi)摧毀風機 。在我國北方地區(qū)，氣溫低于零下30°C,風機將切出運行，低于零下40°C，對風電機組就形成破壞。此外，氣候因素還包括濕度和降水量等，這些因素也會對風力發(fā)電的效率產(chǎn)生影響。

但有時在選址時不可避免要將風機安裝在上述地區(qū)，這時在設(shè)計與使用時必須考慮對風機的防護。

環(huán)境因素

發(fā)電場的選址需要避免在生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域建設(shè)，同時還需要采取一系列的環(huán)境保護措施，如噪聲減少、采用環(huán)保材料等，以確保風力發(fā)電對環(huán)境的影響最小化。評估生態(tài)環(huán)境包括野生動植物、水資源、大氣污染和噪聲等因素。

社會因素

社會因素包括人口密度、土地利用、文化遺產(chǎn)、經(jīng)濟影響等。

風力發(fā)電場的建設(shè)還需要考慮周邊社會影響和文化影響，應(yīng)考慮周邊居民對該項目的接受程度，避免對當?shù)鼐用裆顜淼呢撁嬗绊憽＿x址時還需要考慮土地利用問題，確保在不占用大量農(nóng)田、森林等土地的前提下建設(shè)風力發(fā)電場。

電網(wǎng)和交通

風能資源豐富的地區(qū)一般都在比較偏遠的地區(qū)，如山脊、戈壁灘、草原和海島等，必須拓寬現(xiàn)有的道路并新修部分道路以滿足大部件運輸，其中有些部件的長度可能超過30米。

并網(wǎng)型風力發(fā)電機組需要與電網(wǎng)連接，廠址選址時候應(yīng)盡量靠近電網(wǎng)。對于小型風電項目而言，要求距離10～35kV電網(wǎng)較近。對于較大型風電項目而言，要求距離110～220kV電網(wǎng)較近。風電場距離電網(wǎng)較近不但可以降低電網(wǎng)成本，而且還可以減少電網(wǎng)損耗，滿足電壓降要求。

微觀選址

風電場的微觀選址是以風電場的宏觀選址為基礎(chǔ)，在已確定風電場宏觀選址的前提下，進一步確定風電機組的選型、安裝位置等。

（資料圖：深圳能源）

機型選擇

陸上風電機型的選擇應(yīng)綜合考慮單機容量、成本效益、安全性、技術(shù)成熟度、國產(chǎn)化率和售后服務(wù)等因素，以確保風電機組的有效運行和長期的經(jīng)濟效益?。

成本效益，包括靜態(tài)投資成本和度電成本的降低。使用更大容量的機組，可以減少機位數(shù)量，從而降低靜態(tài)投資成本，并降低度電成本?。

根據(jù)場址的氣候條件選擇合適的安全等級的風電機組。例如，沿海地區(qū)的陸上電廠需要適應(yīng)風速向內(nèi)地的衰減規(guī)律，以及考慮當?shù)氐牡刭|(zhì)條件和漲潮落潮規(guī)律，選擇合適的沿海型風機?。

應(yīng)選擇技術(shù)成熟、可靠性高的機型，避免使用不成熟的技術(shù)，因為這可能會導致運行效果不理想和故障?。

陸上機組布置

1.風電機組行間距不宜小于3倍風輪直徑，列間距不宜小于5倍風輪直徑。對于沿山脊單排或雙排布置的風電場，可減小列間距。對于主風能方向不集中的風電場，可調(diào)整行間距、列間距。

2.對于位于簡單地形區(qū)域裝機容量大于200MW的風電場，宜設(shè)置風能資源緩沖恢復區(qū)。

3.對于風能特征參數(shù)變化較大、存在多個安全等級的風電場，宜采用混合裝機方案，風電機組機型不宜超過3種，輪轂高度不宜超過3個。

4.風電機組布置應(yīng)考慮地勢的陡變、遮擋的影響。

5.風電機組布置應(yīng)符合施工作業(yè)面和運行維護對機位場地的要求。對于降低風電機組機位基面的，宜通過技術(shù)經(jīng)濟比較后確定布置方案。

6.對于施工和運輸難度大的風電機組機位，應(yīng)根據(jù)風電機組塔架、葉片和機艙的尺寸及其重量對運輸與施工費用的影響，綜合其發(fā)電量后優(yōu)化布置。

7.風電機組布置宜考慮風電場凝凍結(jié)冰造成的脫冰或甩冰對周邊的影響。

8.風電機組布置涉及河道及其灘地的，應(yīng)符合河道管理的有關(guān)規(guī)定。

機位避讓

1.機位布置應(yīng)避開各類限制因素。微選前機位方案和微選后調(diào)整的機位方案應(yīng)在各部門落實地類是否可用。

2.風電機組布置與鐵路、省級及以上公路、輸電線路、地面敷設(shè)的油氣管道等設(shè)施的避讓距離為自塔架根部外沿起至避讓對象保護范圍邊緣，避讓距離宜符合以下規(guī)定：

2.1距離鐵路、高速公路、220kV及以上架空輸電線路不小于風電機組倒塔距離的1.5倍。

2.2 距離省級及以上等級公路、35kV以上架空輸電線路、地面油氣管道不小于風電機組倒塔距離的1.0倍。

3. 風電機組布置與電力電纜、通信電纜和通信光纜的避讓距離應(yīng)自風電機組基礎(chǔ)外邊緣計算，避讓距離應(yīng)符合下列規(guī)定：

3.1 距離陸上電信設(shè)施不應(yīng)小于10m。

3.2 距離寬闊海域海底電纜不應(yīng)小于500m，距離海灣等狹窄海域海底電纜不應(yīng)小于100m，距離海纜登陸點岸線不應(yīng)小于50m。

4. 風電機組布置應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB 3096對噪聲限值的規(guī)定。

5. 風電機組布置對陰影閃變敏感區(qū)域的影響時間每年不宜超過30h，每天不宜超過30min。

6. 風電機組布置應(yīng)避開滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災害易發(fā)區(qū)域。

03海上風電場選址

海上風電場是指水深10米左右的近海風電。與陸上風電場相比，海上風電場的優(yōu)點主要是不占用土地資源，基本不受地形地貌影響，風速更高，風能資源更豐富，風電機組單機容量更大（3～5兆瓦），年利用小時數(shù)更高。但是，海上風電場建設(shè)的技術(shù)難度也較大，建設(shè)成本一般是陸上風電場的2～3倍。

與陸地風電相比，海上及潮間帶風電機組所處的環(huán)境與陸地條件截然不同，海上風電技術(shù)遠比陸地風電復雜。

（資料圖：明陽集團）

海上風電場選址過程主要包括宏觀選址和微觀選址。宏觀選址是在國家風電規(guī)劃區(qū)域內(nèi)選擇一個或多個具有最優(yōu)價值的風場區(qū)域，過程主要包括風電場區(qū)域選址、風資源論證和項目可研；微觀選址是在宏觀選定的區(qū)域內(nèi)明確風電機組布置方案，以實現(xiàn)風電場經(jīng)濟效益最高。

宏觀選址

海上測風

海上風電基地對于海風的要求很高，要求海風要有一定的平均風速與風功率密度，要將風速和風功率密度保持在6m/s和200W/m?以上。

海上測風數(shù)據(jù)主要來源于沿岸氣象站、氣象浮標站、海上測風塔、衛(wèi)星遙感觀測、海洋船舶氣象觀測、石油平臺氣象觀測等。

目前用于海上測風的設(shè)備平臺分為固定式和漂浮式。固定式用于地質(zhì)條件適宜打樁且水深小于25m的海域，通常造價較高；漂浮式平臺有柱穩(wěn)式浮體平臺和艙體式，該平臺會隨波浪潮汐的波動而波動，影響測量數(shù)據(jù)的準確性，但其安裝費用低，適用于地質(zhì)條件較差的深遠海。

因海上測風站觀測數(shù)據(jù)稀缺，風資源通常采用數(shù)值模擬方式，該方式的評估結(jié)果覆蓋范圍比站位觀測面廣、比衛(wèi)星探測時間連續(xù)性強，在表征大范圍地區(qū)的風場時空分布及風資源評估預測方面具有很大優(yōu)勢。常見的風場數(shù)值模擬建模方法有中尺度模式、小尺度模式、多尺度嵌套模型、海氣耦合模型等。

目前各國已有的風資源評估標準大多根據(jù)陸地環(huán)境特點制訂，而海上風資源有其自身特點，主要表現(xiàn)為平均風速大、風切變低、海洋表面動力學粗糙度持續(xù)性變化、海上湍流長度大、大氣晝夜變化、大氣穩(wěn)定度、季節(jié)變化等。因此進行海上風資源評估時還需要考慮氣溫、水溫、潮位和晝夜等因素的影響，以提高風資源評估的準確度。近年來，包含大氣、海洋、海冰和陸面等多分量的海氣耦合模型能夠提供一體化的海洋水文氣象信息，更好模擬近岸風，尤其是極端風。

在我國，海洋風條件最好的地址位于臺灣海峽一帶，其次在廣東、上海、江浙一帶，最后是山東、河北一帶。

區(qū)域選址

建立海上風電基地需要對所選海域進行地質(zhì)勘探，合理布置勘探點位可以全面的了解海洋床底區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造。一般情況下，被細小顆粒覆蓋的海床條件相較于有較大沉積物的海床更利于建設(shè)海上風電基地。

（資料圖：中交三航）

海底深度也是影響項目總成本的重要因素之一，較大水深會給施工帶來難度，如超過40m的水深，千斤頂駁船就不能勝任了，需要錨式起重船，但其受海況條件影響比較大。海底電纜的鋪設(shè)一般在5~30m的水深范圍內(nèi)。

區(qū)域選址需要去除一票否決因素的區(qū)域，包括軍事設(shè)施、石油天然氣、航運航道、航空和雷達、漁業(yè)和捕撈、環(huán)境制約（動植物生態(tài)圈、視覺、噪聲、海洋考古）等受限區(qū)域；還需考慮臺風、水文、空氣鹽霧、海浪、潮汐流、潮差、海冰影響及海床地質(zhì)結(jié)構(gòu)、海底深度和最高波浪級別、水深和離岸距離、地震與構(gòu)造風險等因素影響；并考慮港口位置、交通便捷性、電網(wǎng)遠近、環(huán)境影響、地質(zhì)條件和海岸線規(guī)劃等非氣象因素。

環(huán)境因素

海上風電項目的占地一般較大，規(guī)劃范圍可達數(shù)十千米，如果規(guī)劃范圍內(nèi)存在濕地、自然保護區(qū)等敏感性地區(qū)，在建設(shè)、運行中必然會造成較大影響。在項目建設(shè)過程中，風電機組基礎(chǔ)的建設(shè)、電纜敷設(shè)都會對海域地質(zhì)造成影響，為了保證機組的穩(wěn)定性，其基礎(chǔ)需要通過液壓打樁及使用大量石塊進行護樁，這些工作都會改變海域內(nèi)原有的地質(zhì)情況，使海底泥沙懸浮造成水體渾濁，同時機組設(shè)施出現(xiàn)滲漏油也會對局部海水水質(zhì)造成嚴重污染。

微觀選址

微觀選址主要進行風機選型、風機排布、詳勘及投資成本分析等。風機選型需大致考慮風機的類型、葉片數(shù)量、額定風速、功率曲線、容量系數(shù)和儲能方式等。

風機排布

確定風機排布是微觀選址過程中最為重要的事項之一，該過程需明確風場邊界、風電機組預安裝臺數(shù)、機組位置、風資源和發(fā)電量計算。機組最優(yōu)網(wǎng)格型排布方案中各排風電機組的連線應(yīng)與主風向大致垂直，機組間距應(yīng)不小于3.0D，同時，風機排布需要綜合考慮風資源、湍流及尾流等多種因素影響。

海上風電機組布置

1.風電機組行間距不宜小于3倍風輪直徑，列間距不宜小于7倍風輪直徑。對于主風能方向不集中的風電場，可調(diào)整行間距、列間距。

2.海上風電機組布置應(yīng)符合海域使用和通航安全的要求。

3.海上風電機組布置應(yīng)考慮風電場整體發(fā)電量、尾流、涉海面積、海底地形條件、地質(zhì)條件的影響，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定布置方案。

湍流強度

在微觀選址過程中，還需考慮湍流強度影響。湍流強度分析需考慮環(huán)境和機組尾流因素，其中環(huán)境因素包括地面粗糙度、障礙物和地形等。海上風電場可根據(jù)海面粗糙度來估算縱向湍流，然后計算風電機組各等級的代表湍流強度隨風機輪轂高度處風速的變化關(guān)系，并進行風電機組適應(yīng)性評估。

選址技術(shù)發(fā)展趨勢

近年北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已開始全面應(yīng)用，海上衛(wèi)星系統(tǒng)已實現(xiàn)全球海洋與陸地的高精度大地測量、導航和自然資源勘查。目前海上站位測風較少，未來可進一步提高衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合漂浮式雷達、自航式海上觀測平臺等方式增加風資源測量點，擴展風資源測量的手段及方法，并可進行無人機海上測風的研究及應(yīng)用。

海上踏勘方面在基于多波束探測儀進行海底地形地貌測繪時，可采用海洋聲層析技術(shù)編制海底三維圖像，使用海底地震儀確定海底不穩(wěn)定地區(qū)。隨著視頻和機器人技術(shù)的發(fā)展，使用機器人海底探測也將是未來的一個發(fā)展趨勢。

綜合宏觀選址和微觀選址的各種因素來看，風電場選址的具體步驟為：

步驟1 核算出風電場整體風資源,挑選出風能資源較豐富區(qū)域。

步驟2 考慮具體的地形情況和道路情況，在坡度平緩、交通便利、施工方便的區(qū)域布置風機。

步驟3 完成以上兩步后，根據(jù)間距的不同來制訂多種方案,例如，主風向上的風機之間的間距應(yīng)設(shè)置為風機直徑的5-9倍，垂直主風向上的風機之間的間距應(yīng)設(shè)置為風機直徑的3～5倍，同時，要依據(jù)場址的實際范圍、風電場容量等調(diào)整間距。

步驟4 在確定好風機之間的距離后，需要考慮發(fā)電量、湍流強度、尾流損失等，并計算它們的影響程度，布置好風機。

步驟5 在多方案中優(yōu)中選優(yōu)，確保風機間距合理科學。

來源綜合自：百度百科、 海峽大港口、中化明達科技有限公司、低空測風專家、 溪流之海洋人生等