广东粤电阳江海上风电有限公司
摘要：因为海上风电场主机组的规模不断壮大，常规的风电机组的单机容量也在不断增加。目前，对于国内外的科研人员都致力于进行海上风电机组选型的科学化，并将国外海上的风力发电设备制造技术已日趋成熟，针对不同区域风资源条件。从而让海上风电机主机选型及经济性分析更加合理化、并降低投资成本、增加上网电量。本文首先简述了海上风电机组选型项目、发展现状、主机选型以及技术各种要求。
关键词：海上；主机；现状；发展
一、项目概述
国内某海上风电场规划装机容量为300MW，拟安装55台5.5MW的风电机组，同时配套建设220kV海上升压站、陆上运维基地。风电机组发出电能通过35kV集电海底电缆接入海上升压站，升压后通过2回220kV海底电缆接入位于运维基地内的集控中心，并通过架空线路接入电网系统。
二、国内海上风电发展现状
截至2017年底，中国新增海上风电并网装机容量57万千瓦，累计装机容量202万千瓦，其中，上海31万千瓦，江苏162千瓦，福建7万千瓦，在所有吊装的海上风电机组中，开发集中在江苏、福建、广东三省。截至2017年底，海上风电机组整机制造企业共11家，其中，累计装机容量达到15万千瓦以上有上海电气、远景能源、金风科技、华锐风电，这4家企业海上风电机组累计装机量占海上风电总装机容量的88%，上海电气以55%的市场份额遥遥领先。
三、主机选型
3.1 机型选择要求
风电场机型选择应考虑适合风电场场址的风资源条件，有利于提高风电场的发电效益。目前，国外海上的风力发电设备制造技术已日趋成熟，针对不同区域风资源条件，各风机设备制造厂家已经开发出不同结构型式、不同控制调节方式的风力发电机组，并已进入商业运行阶段。国内各主要风机制造商为迎合国内海上风电场的发展趋势，积极进行海上风机机型的技术引进和技术研发。因此，根据场址风资源条件和风况特征及海上的特殊水文气象条件，结合国内外海上风机的认证状况、制造水平、技术成熟程度、运行业绩、设备制造的可行性和设备采购的积极性等，进行风电场机组型式选择。风电机型一般应满足以下要求：
（1）风机机组应满足一定的安全等级要求
根据本风电场风资源情况，场址90m高度处50年一遇10min平均最大风速为53.7m/s，3s阵风极大风速为69.8m/s；100m高度处50年一遇10min平均最大风速为53.9m/s，3s阵风极大风速为70.1m/s。按照IEC标准《Wind turbines–Part 1：Design requirements》（IEC 61400-1：2005），本阶段推荐极端载荷能满足极端风况为50年一遇10min平均最大风速为53.7m/s，50年一遇3s平均极大风速为70m/s的IEC I类及以上的海上型风机。
根据测风塔的资料统计分析，本风电场专用测风塔20m~100m高度的15m/s（14.5～15.5m/s）风速对应的特征湍流强度0.053~0.075，湍流强度较低。根据《Wind turbines–Part 1：Design requirements》（IEC 61400-1：2005），本风电场可选择C类风力发电机组。
（2）风电机组的机组性能应满足场址区特殊环境、气候等条件要求
本风电场位于海上，风电机组须具备较强的抗台风、抗潮湿、防盐雾腐蚀等性能。此外，本区域年平均雷暴日数85.7d，故风电机组宜具有适当防雷保护。
风电场附近气象站多年平均气温为23.2℃，极端温度在2.0℃~38.2℃之间，因此本项目选择常温型风电机组（-20℃~+40℃）即可满足环境温度要求。
（3）风电场应满足国家能源主管部门的要求
1）风电机组应满足《风电场接入电网技术规定》，风电机组必须具备低电压穿越功能及满足电能质量要求，并通过有资质的检测机构按《风电机组并网检测管理暂行办法》要求进行检测：在建和已建的风电项目，要按照《风电信息管理暂行办法》定期上报风电信息，风电机组要具备自动提交SCADA有关实时数据的性能。
2）并网运行风电场，无功容量配置和有关参数整定应满足系统电压调节需求，风电机组应具备一定的输出无功能力。
3）所选风电机型应通过相关部门的电能质量测试，所发电能符合电网相关要求。
4）风电场应严格执行国家能源局《风电场功率预测预报管理暂行办法》。
（4）工程进度保证
所选风电机组生产企业应该具备足够的产能，以满足风电场的安装进度要求。另外，风电机组生产企业应具备一定的技术实力，具备指导风电机组吊装、调试的能力，能够配合完成风电机组土建、电气等配套工程的建设，以保证项目的建设进度。
（5）运行可靠性
风电机组把风能转化为电能，各种类型的风力发电机组其发电原理基本相同，但其能量转化的机理和控制原理各有不同，且各机型的运行经验也有差异。所以选择风电机组时，应考虑其运行的可靠性，包括其电能质量、对电网的要求、对运行环境适应性及可用率保证等方面。
（6）易维护性
由于海上运行环境复杂，风电机组除应具备较高的可靠性外，在机组的易维护性方面也应重点关注。风电机组在发生故障后，从维修方便、可操作性强、耗时短等方面采取必要的措施，以保证项目收益。
（7）单机容量
从国外海上风电场的发展现状看，海上风电采用的主流机组单机容量已发展到3MW以上，目前单机6MW机组也已投入运行，并已有风电机组厂商及研究部门开发更大容量的风电机组。可见，风电机组走大型化是今后海上风电发展的必然趋势。
3.2 海上风电机型初选
根据以上选型要求，结合目前风电市场现状，本文选择了4种机型进行技术初选，各比选机型的技术特性见下表
结束语
本文以国内某300MW 海上风电场主机选型的经济性分析为案例，通过对机型选择的要求，对4种海上风电机组机型进行发电量计算，经对设备及安装费用、施工辅助工程费用、建筑工程费用、其他工程费用及基本预备费等进行对比，确定技术经济性最优的海上风电机型。
参考文献：
[1]《MAKE公布2017年中国风电整机商装机排名及市场份额》 MAKE 作者：李小杨 2018年4月3日
[2]《Wind turbines–Part 1：Design requirements》（IEC 61400-1：2005）
[3]《Wind turbines–Part 1：Design requirements》（IEC 61400-1：2005）
论文作者:林锦鹏,梁翠萍
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月中
论文发表时间:2018/8/13
标签：风电论文; 机组论文; 海上论文; 风电场论文; 机型论文; 风速论文; 电能论文; 《建筑细部》2018年1月中论文;