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发电机组维修●10年以上风速的均值极值平

发布日期:2020-06-30 18:13 | 点击数:

  wdm-章机组安装的前期工作_机械/仪表_工程科技_专业资料。风力发电机组安装与调试 主讲教师: 王殿明 手机: 办公室:新能源313室 课程介绍 本门课程主要内容是风电机组的前期 准备工作、基础施工、部件选型、设备运 行和维护。

  风力发电机组安装与调试 主讲教师: 王殿明 手机: 办公室:新能源313室 课程介绍 本门课程主要内容是风电机组的前期 准备工作、基础施工、部件选型、设备运 行和维护。 内容避开与实际生产无关的纯理论问题, 重点介绍实用生产技术。授课内容涉及较 广,因此需要上课认真听课,做好笔记。 参考书目 1.《风力发电机组 安装· 运行· 维护》 任清晨 2.《PLC控制技术》 3. 《CAD制图》 章 机组安装的前期工作 本章学习目的 了解风力发电场的前期工作应该怎样进行; 熟悉影响风力发电场选址的因素; 掌握风力发电机选址程序和方法; 节 风电场建设的前期工作 一、风力发电场建设前期准备工作 二、风力发电场工程项目的实施 三、风力发电项目投资建设风险管理 一、风力发电场建设前期准备工作 在“风电场工程前期工作管理暂行办法”的第八条 叙述,风电场工程前期工作按照四个阶段进行: ●阶段1:风能资源评价 ●阶段2:风电场工程规 划 ●阶段3:预可行性研究 ●阶段4:可行性研究 一、风力发电场建设前期准备工作 ●风能资源评价 根据气象资料,并结合必要的风能资源测量手段,对 风能资源进行分析和评价,并估算风能资源总储量及技术 开发量。 一、风力发电场建设前期准备工作 ●风能资源评价 ? 1)有代表性的连续30年的逐年平均风速和各月平 均风速。 注:应分析由于气象站的各种变化,对风速记录数据的影响。 ? 2)与风场测站同期的逐小时风速和风向数据。 ? 3)累年平均气温和气压数据。 ? 4)建站以来记录到的风速、极大风速及其发 生的时间和风向、气温、每年出现雷暴日数、 积冰日数、冻土深度、积雪深度和侵蚀条件(沙尘 、盐雾)等。 一、风力发电场建设前期准备工作 ●风电场工程规划 规划以风能资源评价成果为基础,综合考虑地区社会经 济、自然环境、开发条件、市场因素,规划选定各风场的场 址,并对选定风场进行统筹考虑,初步拟定开发顺序。 一、风力发电场建设前期准备工作 ●风电场工程规划 开发顺序 一、风力发电场建设前期准备工作 ●预可行性研究 风力发电场工程可行性研究是对选定的风力发电场 进行风资源测量和评估,开展工程地质勘探、工程规模与 布置、工程投资估算和初步经济评价等工作,并初步研究 风力发电场建设的可行性,并初步确定风力发电场的建设 方案。 一、风力发电场建设前期准备工作 ●可行性研究 可行性研究是对选定的风场进行资源评估,开展地质评价、 工程规模与布置、电气与消防设计、 土建工程、施工组 织设计、工程管理设计、….设计概算、经济评价。 二、风力发电场工程项目的实施 特许经营权 项目立项 可行性研究 运行管理 工程建设 二、风力发电场工程项目的实施 1、风力发电厂的政府特许经营方式 政府特许权经营方式是政府与私有之间的一种合 作经营方式,采用这种方式可以吸引私有资本投资并利用 大额的国际商业贷款” 项目的经营所得采取规定的利益分享 方式,项目本身的商业风险由投资者承担。政府承担政策 变动的风险, 这种方式往往在资源开采和公用基础设施建 设方面可以发挥巨大的作用。 风电特许权经营 风电特许权是针对大型风电场 (一般为10万千瓦 及以 上 ) 开发的一种政府特许权经营方式,在风电的投资、 建设和经营各个环节中引入全面竞争机制 。 ● 三个主体: 政府 项目单位 合同 电网 风电特许权经营 特许经营权对风电发展产生的影响: (1)通过竞争性招标 (2)发电上网难 (3)建立风力发电国产化生产平台 (4)设备本土化举措 风电特许权经营 特许经营权对风电发展产生的影响: (1)通过竞争性招标 ★ 降低电价; ★ 投资来源多样化; 风电特许权经营 特许经营权对风电发展产生的影响: (2)解决发电上网难 ★ 电网与投资者签订长期购销合同,保障风电发电 全部上网。 风电特许权经营 特许经营权对风电发展产生的影响: (3)建立风力发电国产化生产平台 * 国产化生产平台 企业 风电开发商 设备制造商 风力发电厂项目的立项 风力发电厂项目的立项 风电规划 选址 预可行性研究 立项完成 发改委 编制项目建议书 可研 ……… 风力发电厂项目的立项 (1)首先确定厂址,选择风况较好、运输方便、安装运 行和上网条件都较好的地点作为厂址。 (2) 风力发电厂的立项是在风电规划基础上,由开发风 力发电的企业发起,提出风力发电开发的项目,然后由政府 批准。 (3)场址选定有了一定测风资料和评估后,组织发电项 目的预可行性研究。 风力发电厂项目的立项 (4)预可行性研究经有关权威部门审查后,可以编制项 目建议书。 (5) 项目建议书和相关材料经审批后,项目立项完成。 风力发电厂项目的立项 风力发电厂项目的立项 立项需要的文件: (1)项目建议书 (2)预可行研究及审批意见; (3)项目发起人的意向函; 立 项 (4)土地征用的意向书 (5)当地环保部门的意向函 (6)同意电量上网的意向函 (7)银行贷款的意向函。 完 成 风力发电厂项目的立项——风电场项目建议书 《风电场项目建议书》 主要从宏观上论述项目设立的必要性和可能性, 从项目的市场和销售、规模、选址、物料供应、工 艺、组织和定员、投资、效益、风险等进行深入阐 述,消除决策主体项目选择的盲目性,着力阐述项 目的规划设想,极力突显项目的社会和经济效益, 达到立项报批的目的。 风力发电厂项目的立项——风电场项目建议书 一、总论 (一)项目名称:徂徕山风能发电项目 (二)承办单位:泰山抽水蓄能电站 (三)拟建地点:徂徕山西麓房村镇西南旺 (四)建设内容:占地30亩,主要架设1500KW风力发电机组(风车)33台套、敷设架空输电线路及建设相关配套设施。 (五)建设规模:总装机容量5万KW。 (六)投资概算:项目计划总投资5亿元,包括前期地理、气象监测、试运行及建设费用、技术成本和其它各项管理费用等。 (七)建设年限:2.5年 (八)效益分析:年销售收入2.62亿元,实现利税7860万元,利润6200万元。投资年利税率和利润率分别为15.7%和12.4%,投资回收期8年。 二、项目建设的必要性和条件 (一)投资背景:风能作为一种清洁的可再生能源,其蕴量巨大,据有关统计数字表明,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的 水能总量还要大10倍。随着全球经济的发展,风能市场也得到迅速发展。近5年来,世界风能市场每年都以40%的速度增长。1997年全世界风电装机容量只有7000兆瓦,2007年已有 9万兆瓦,这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内,世界风能市场每年将递增25%。随着技术进步和环保事业的发展,风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争 。 (二)基本条件:西南旺风场地处徂徕山山脉西麓,面积9平方公里,风场海拔均在250米以上,地形相对平坦,拟选风场呈馒头状,地质构造无地面沉降,地震基本烈度6度, 地质稳定。地理坐标为东经116°50′26″- 117°28′16″,北纬35°52′29″- 36°28′36″,有较大地势落差。据泰安市气象局提供的2001—2003年气象资料显示,该地域年 平均风速为3.77米/秒,年风速≥2米/秒以上的有210天,近10年平均大风日数为7天(风速大于17米/秒),风速达到正常发电的风力标准。其间,大汶河贯穿南北,50万KV高压电 网横亘东西,输变电非常方便,是建设风力发电项目的优良场地。 三、投资估算及资金筹措 1、投资估算 计划总投资50000万元, (1)建设投资40万元, 其中:征地款600万元 基建投资3500万元 设备购置及安装费37500万元 其它配套设施投资2万元 (2)项目可行性研究及预备费用5000万元 (3)流动资金1000万元 2、资金筹措 主要以泰山抽水蓄能电站自有资金为主;另外可通过股份合作形式募集部分资金;同时可申请亚行、世行以及国际政府贷款;寻求政府支持,争取利用国债等。 四、经济社会效益分析 (一)经济效益:本项目为中长期投资项目,具有较好的经济效益。因属于性投资,投资回收期略长,但达产后运行成本和管理费用相对较低。从全国各风电上网电价情况 来看,价格0.51元/KWH,价格0.61元/KWH,今后可再生能源发电电价有望进一步上调。本项目按每年发电总量为4.3亿度计算,执行当前电价0.61元/ KWH,年销售收 入为4.3亿度 × 0.61元= 2.62亿元,实现利税7860万元,利润6200万元。投资年利税率和利润率分别为15.7%和12.4%,投资回收期8年。 (二)社会效益:本项目距离徂徕山仅1公里,项目的建成将与徂徕山旅游有机地融为一体,成为徂徕山旅游的重要组成部分,对于推动徂徕山旅游开发将起到积极的带动作用 。同时对于缓解电力紧张局面,搞好环境保护具有深远意义,社会效益颇佳。 五、结论 随着煤炭资源的日益减少和环境的日趋恶化,开发利用再生、清洁型能源已成为国家能源发展战略的重要组成部分。在这一背景下,近年来风力发电产业得到国家的高度重视和 大力支持,属于国家大力鼓励发展产业。本项目以经济效益较低的丘岭为场地,建设成本相对较低,项目达产后既可有效缓解电力紧张局面又可为企业带来较好的经济效益,具有 较强的可操作性。 风力发电厂项目可行性研究 风力发电厂项目经批准立项以后,可进行风力发电厂的 可行性研究。进一步调查和落实发电厂工程建设的必要性和 可能性。同时落实配套资金等评估工作。 行业标准:《风力发电厂项目可行性研究报告编制规程》 风力发电厂项目可行性研究 1 总 的 部 分 2 场 址 选 择 3 4 5 6 7 8 9 环 境 保 10 土 11 施 12 劳 13 工 程 投 资 估 算 14 财 务 评 价 15 附 件 附 图 风 工 机 电 土 消 资 程 组 气 建 防 源 地 选 部 部 设 分 质 型 分 分 计 析 地 利 用 情 工 组 织 设 动 安 全 卫 护 和 水 土 保 况 计 生 持 风力发电厂项目可行性研究批复所需文件: (1)项目建议书审批文件 (2)可行性研究报告及其审批意见 (3)项目发起人协议书 (4)土地征用意向书 (5)环保部门批准文件 可 行 性 审 批 材 料 成 立 发 电 项 目 公 司 工 程 设 计 施 工 批 准 (6)当地电网对风力发电上网的承诺意见 (7)银行贷款承诺函 风力发电厂项目可行性研究——财务评价★ 1、项目投资和资金筹措 2、总成本费用计算 3、发电效益计算 4、清偿能力分析 5、盈利能力分析 6、敏感性分析 7、财务评价结论 8、财务评价附表 三、风力发电项目投资建设风险管理 1、资源的不准确性带来的风险 2、国内技术水平低带来的风险 3、融资不畅带来的风险 4、政策方面的风险 第2节 风力发电厂的选址 一、风电场宏观选址 二、风电场微观选址 三、风电场选址主要因素 四、风电场选址主要步骤 一、风电场宏观选址 ? 基本概念 ? 风电场宏观选址即风电场场址选择。是在一个 较大的地区内,通过对若干场址的风能资源和其它 建设条件的分析和比较,确定风电场的建设地点、 开发价值、开发策略和开发步骤的过程,是企业能 否通过开发风电场获取经济利益的关键。 一、风电场宏观选址 基本原则 ? 1、风能资源丰富,风能质量好 ? 2、符合国家产业政策和地区发展规划 ? 3、电网:满足联网要求 ? 4、具备交通运输和施工安装条件 ? 5、满足环境保护的要求 ? 6、满足投资回报要求 2014-9-28 37 一、风电场宏观选址 1、风能资源丰富,风能质量好 ●年平均风速一般应大于5m/s,超过25m/s概率小。 ●风功率密度一般应大于150W/m2。 ●尽量有稳定的盛行风向,以利于机组布置。 ●风速的日变化和季节变化较小,对电网的冲击小。 ●垂直风剪切较小,以利于机组的运行,减少机组故障。 ●湍流强度较小,尽量减轻机组的振动、磨损,延长机组寿命。 湍流强度超过0.25,建风电场就要特别慎重。选机型时要和厂家 充分交流,看机组是否能够承受。 2014-9-28 38 一、风电场宏观选址 2、符合国家产业政策和地区发展规划 场址是否已作其它规划,或和规划中的其它项 目有矛盾。 3、电网连接 联网是风电场实现销售收入的必要条件。 小型风电项目:10-35KV电网较近 大型风电项目:110-220KV电网较近 2014-9-28 39 一、风电场宏观选址 4、具备交通运输和施工安装条件 港口、公路、铁路等交通运输条件应满足风电 机组、施工机械和其它设备、材料的进场要求。 场内施工场地应满足设备和材料的存放、风电 机组吊装等要求。 5、保证工程安全 避免洪水、潮水、地震和其它地质灾害、气象 灾害等对工程造成破坏性的影响。 2014-9-28 40 一、风电场宏观选址 I. 方 法 步 骤 风场选址 II. 风资源评估 III. 各个风场比较 IV. 终确定风场 2014-9-28 41 一、风电场宏观选址 I. 风场选址 中国气象科学研究院朱瑞兆等利用1961—1970 年的气象资料,根据有效风能密度和利用小时数等 指标,结合天气气候特点、自然地形和水体等,将 全国风能划分为4个大区和30个类型区。 2014-9-28 42 中国风能划分为4个大区和30个类型区 风电场宏观选址 I. 风场选址 其中东南沿海、山东、辽东沿海及其海上岛屿区,内蒙 古北部、松花江下游区为风能丰富区(Ⅰ);东南沿海沿岸 和渤海沿海区,三北的北部区,青藏高原区为风能较丰富区 (Ⅱ);两广沿海区,大小兴安岭山地区,东北长白山向西 经华北平原到我国西端是风能可利用区(Ⅲ)。云贵川和南 岭地区,雅鲁藏布江和昌都地区,塔里木盆地西部地区为风 能欠缺区(Ⅳ)。 2014-9-28 44 一、风电场宏观选址 I. 风场选址 在一个较大范围内,如全国或一个省,一个县或一个电 网辖区内,确定几个可能建设风电场的区域。 途径1:现有风电场附近未开发的区域。 根据已建风电场的发电情况,判断新风电场的开发前 景。这是寻找备选场址的捷径。 2014-9-28 45 一、风电场宏观选址 I. 风场选址 途径2:有些地区已进行过风能资源的调查 可向有关部门如发改委、气象部门、电力部门或建设经验 丰富的人士咨询。 途径3:根据已绘制的全国或地区的风能资源分布图 按照风功率密度和有效风速出现小时数进行风能资源区 划,标明了风能丰富的区域,可用于指导宏观选址。 2014-9-28 46 风电场宏观选址 Ⅱ 风能资源评估: 1、资料收集、整理分析 2、风能资源普查分区 2014-9-28 47 风电场宏观选址 Ⅱ 风能资源评估: 1、资料收集、整理分析 ●咨询当地气象部门,并搜集相关 气象资料。 ●10年以上风速的均值、极值、平 均温度、气压、雷暴日、地形地貌 ●实地测量:1年 2014-9-28 48 风电场宏观选址 Ⅱ 风能资源评估: ●实地测量: 测风时间至少 1年,完整率应该大于 90%。 根据测风数据,按照国家标准《风 电场风资源评估方法》计算风电机组轮 毂高度处的平均风速、风功率密度、测 量站全年风速;绘制全年风向、风能玫 瑰图,各月风向、风能玫瑰图;计算风 力发电场测量站的风切变系数、湍流强 度、粗糙度……. 2014-9-28 49 风电场宏观选址 《风电场风资源评估方法》 GB/T 18710-2002 范围 引用标准 定义 测风数据要求 测风数据处理 风能资源评估的参考判据 附录A(提示的附录)数据订正的方法 附录B(标准的附录)风况参数的计算方法 附录C(提示的附录)订正后的风况数据报告格式(示例) 附录D(提示的附录)风况图格式(示例) 2014-9-28 50 风电场宏观选址 Ⅲ 各个风场比较 为了核实场址条件,应该尽快组织对场址 的实地考察。考察的内容主要是风能的大小, 同时至少包括: · 土地的可用性 · 地形地貌、地质 · 交通运输 · 电网情况 · 初步确定测风塔的位置 2014-9-28 51 风电场宏观选址 Ⅲ 各个风场比较 根 据 DL/T5067-1996《 风 力发 电场项 目可 行性研究报告编制规程》 风能资源和相关气象条件 地形和交通条件 工程地质条件 接入系统条件 2014-9-28 52 风电场宏观选址 风能资源和相关气象条件 相关气象条件要提出气温、沙尘、盐雾、 雷电、冰雹、雨(雾)凇、台风对风电机组、 发电量、工程施工等的影响。还应初步选择一 种机型,比较各场址的年发电量。 2014-9-28 53 风电场宏观选址 地形和交通条件 ? 地形平坦单一,有利于减小湍流强度,有 利于风电机组的场内运输、摆放,有利于吊装 机械和其它施工机械的作业。同时要考虑施工 机械的进场、有无桥涵需要加固,有无道路或 弯道需要加宽、改造。比较解决交通所需的工 程量。 2014-9-28 54 风电场宏观选址 ? 工程地质条件 应尽量选择较场址稳定,地震烈度小,工 程地质和水文地质条件较好的场址。作为风电 机组基础持力层的岩层或土层应厚度较大、变 化较小、土质均匀、承载力能满足风电机组基 础的要求。 2014-9-28 55 风电场宏观选址 ? 接入系统条件 比较各场址和现有变电站的距离,是否需 要新建、改建变电站,线路的电压等级,电网 的结构、容量。 2014-9-28 56 风电场宏观选址 其他必选因素 – 环保方面:是否涉及到自然保护区、文化 遗产、风景名胜,对动植物、居民有无不良影 响。 – 总装机容量。较大的装机容量可以摊低道 路、接入系统等固定成本。 – 投资。初步做出各场址的投资估算。 – 电价。预计项目能够争取到的电价。 2014-9-28 57 二、风电场微观选址 风电场场址的选择是一项复杂的工作,涉及 到经济技术、自然地理、社会政治、环境保护等 诸多方面。 风电机组的具体安装位置的选择称为微观选 址。需要充分了解地形、地貌、风状况特点, 发 电机组的性能,根据地形情况和现场风资源分析 结果,对风电机组定位布局。 2014-9-28 58 二、风电场微观选址 ? 基本原则 1、尽量集中布置。 (1)可以减少风电场的占地面积,充分利 用土地,在同样面积的土地上安装更多的机组。 (2)还能减少电缆和场内道路长度,降低 工程造价,降低场内线 二、风电场微观选址 ? 基本原则 2、尽量减小风电机组之间相互影响 国外研究成果表明: 对单台风电机组,在距风轮2D-3D的顺风中心线 60 二、风电场微观选址 ? 基本原则 一般而言,机组布置的行距为3D-5D,列距为5D- 9D。单行风电场的风电机小列距为3D,多行风电场的 风电机小列距为5D。 风向集中的场址列距可以小一些。风向分散的场址 列距就要大一些。 2014-9-28 61 二、风电场微观选址 ? 基本原则 3、避开障碍物的尾流影响区。 研究表明,对于无限长的障碍物,在障碍 物下风向4倍障碍物高度,上方2倍障碍物高度的 区域内,是较强的尾流扰动区。风电机组的布置 必须避开这一区域。 2014-9-28 62 二、风电场微观选址 ? 基本原则 4、满足风电机组的运输条件和安装条件。在 平坦地形条件下,满足这一原则是很容易的的。在 山区,满足这一原则经常有难度。要根据所选机型 需要的运输机械和安装机械的要求,机位附近要有 足够的场地能够作业和摆放叶片、塔筒,道路有足 够的坡度、宽度和转弯半径使运输机械能到达所选 机位。 2014-9-28 63 二、风电场微观选址 ? 基本原则 5、视觉上要尽量美观。在与主风能方向平 行的方向成列,垂直的方向上成行。行间平行, 列距相同。行距大于列距发电量较高,但等距布 置在视觉上较好。追求视觉上的美观,会损失一 定的发电量,因此在经济效益和美观上,也要有 一定的平衡。 2014-9-28 64 二、风电场微观选址——具体设计 1、平坦地形 在风电场区及周围5km半径范围内及其地形高度 差小于50m,同时地形坡度小于3° 65 平坦地形风场 二、风电场微观选址——具体设计 ? 对平坦地形,在场址地区范围内,同一高度上的风 速分布可以看做是均匀的。 ? 机组布置的行距为3D-5D,列距为5D-9D。单行风 电场的风电机小列距为3D,多行风电场的风电机 小列距为5D。 ? 对平坦地形,提高风力发电机组功率输出的方 法是增加塔架高度。 66 二、风电场微观选址——具体设计 ? 2、障碍物的影响 当气流流过障碍物时,由于障碍物对气流的 阻碍和遮蔽作用,会改变气流的流动方向和进 度。障碍物和地形变化会影响地面粗糙度,风 速的平均扰动及风轮廓线对风的结构都有很大 的影响,但这种影响有可能是有利的-形成加速 ,也可能是不利的-产生紊流,如图所示。 67 二、风电场微观选址——具体设计 ? 2、障碍物的影响 68 二、风电场微观选址——具体设计 ? 3、山谷风电场 ? 一般的说,在谷地选址时,一方面要考虑的是山谷 风走向是否与当地盛行风向相一致;另一方面,由于 地形变化剧烈,所以会产生强的风切变和湍流,在选 址时应该注意。 ? 图上所示区域处于两山脉之间,风向与山谷走向一 致,适合于风场建设。(达坂城风电场) 69 二、风电场微观选址——具体设计 70 二、风电场微观选址——具体设计 ? 3、山丘、山脊地形的风电场 ? 结果表明,在山丘与盛行风向相切的两侧上半部是 场址位置,其次是山丘的顶部。 山丘风机 71 二、风电场微观选址——具体设计 ? 4、近海区域:这里的风能潜力比陆地大50%左右 ,所以很多国家都在近海建立风电场。 72 近海风电场 二、风电场微观选址——具体设计 ? 海面摩擦阻力比陆地要小,在气压梯度力相 同的条件下,低层大气中海面上的风速比陆地上要 大。 73 二、风电场微观选址——具体设计 (3)海域 74 海上风电场 二、风电场微观选址 ? 总 结 风电场风力发电机的排列形式多种多样,但都 是以任何一台风力发电机风轮转动接受风能而不影 响或较少影响其前后左右的其他风力发电机风轮接 受风能并且占地越少越好为原则,以便利于风 电机组的管理。 75 二、风电场微观选址 ? ? 总 结 山口、隘口、河谷:盛行风向仅能一个方向或相反, 此时前后风力发电机安装距离应大于7倍的风轮直径,左右 间距应大于5倍的风轮直径。纵向风力发电机相距7~10d,横 向间距5~7d。 76 二、风电场微观选址 ? 平坦地形:机组布置的行距为3D-5D,列距为5D9D。单行风电场的风电机小列距为3D,多行风 电场的风电机小列距为5D。 ? 迎风山坡:坡上与坡下两相邻风力发电机高度差 0.5~1.5d,左右相距5~7d。 77

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