马俊鹏
宁夏回族自治区电力设计院 750001
摘要：引入风力发电场工程设计评价及指标，有利于在风力发电场工程设计中及时发现和解决风电场设计存在的问题。通过优化设计技术参数及优化风电机组布置，使工程设计能够更加科学、准确接近实际情况。风力发电场设计评价指标中，不仅应涵盖风能资源的因素，还应该包含风电机组选型、机组布置、土建、集电线路等因素，综合研究确定这些因素的影响程度，才能够体现出风力发电场工程设计水平。
关键词：风电场；设计水平
风力发电作为理想的可再生能源和常规化石能源的替代能源，近年来，在全球得到迅速发展，截止到2010年底，中国风电装机总容量跃居全球第一。随着中国风力发电机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降，因此风电开始成为越来越多投资者的淘金之地。
作为风电场建设第一阶段的风电场设计，对风电项目后来的运营有举足轻重的作用和深远的影响。
一、设计水平评价
中国风电场分布较广，不同区域地理特征、气候条件各不相同，风资源条件差异较大，工程设计中常用的“风电场年等效满负荷小时数”和“风电场容量系数”等性能参数仅客观反映了地区风能资源的特性，设计中如果统一采用上述两个参数来评价风电场的设计水平，由于风资源条件好的地方上述指标客观就高，不能充分反映设计技术对工程的影响，如果得出风资源越丰富地区，风电场设计水平越高，显然不能真实体现设计工作的价值，而且实践证明与实际情况也不符。
影响风电场发电量的两个主要因素是：风能资源情况与风电机组的选型和布置。对于一个特定的场址，其风能资源情况是无法改变的固有条件，而真正体现设计水平和技术能力同时对风电场设计水平有直接影响的工作是风电机组的选型和布置方案。
风能资源评估是风力发电场建设成败的关键所在。为保证风力发电机组高效、稳定运行，达到预期目的。对拟建风力发电场工程进行细致的风能资源勘测和评估是极其重要的工作，但是，风电机组机型选择和参数设计，以及土建、电气设备方案确定和选择、经济效益分析等，也是风力发电场工程设计必须进行的主要工作。
在同一风电场中，尽管风能资源大体相同，对不同运行特性的风电机组获得的开发利用效益却有较大差别。究其原因，这与工程所使用的原始数据质量以及各种设计假设条件与实际情况的符合性差异有关，意味着设计方案的真实代表性及风险因素没有完全表现出来，无法准确判定实现风力发电场选址、风电机组选型与风能资源的最佳匹配和实现最大效益。这也是目前工程设计采用的“风电场年等效满负荷小时数”和“风电场容量系数”判定风电场设计水平的不足之处。
二、评价指标
积某设计院二三十年风电场设计经验，我们逐步总结出了一套影响风电场设计水平的新评价指标。利用这些指标的相互关系和内在联系做好取舍，可较准确真实地反映设计过程对风电场实际发电能力的影响程度，实践证明可作为客观评价风电场设计水平的评价指标。
初步选择统计的指标一共有以下14项：
①风场有效风速（10m高度3m/s～25m/s）小时数（h）；②风场年平均风速（10m高度年均）（m/s）；③风场年平均风功率密度（10m高度）（W/m2）；④测风有效数据完整率（%）；⑤风电场发电效率；⑥风电机组容量系数；⑦风电机组布置参数；⑧尾流损失系数（%）；⑨单位千瓦集电线路长度（m/kW）；⑩单位千瓦占地面积（m2/kW）（定义为风电场永久占地，不含升压站占地）；?风电场年等效满负荷小时数（h）；?风电场容量系数；?土方平衡系数；?单位静态千瓦造价（元/kW）。
其中，①～③项为风电场10m高度的风资源情况；④为原始测风数据质量情况；⑤～⑩项为风电机组选型与布置情况；?～?为风电场上网电量情况；?为土建工程情况；?为工程财务情况。
本指标适用于风能资源丰富区和较丰富区的内陆风电场。对于较低的风功率密度区域，应进行精确的风能资源测量，详细了解分析实际情况，选择最佳场址，可参考执行评价表中的①、②、③项指标。
三、评价指标数据分析
3.1样本选择
选择样本为某年度编制可行性研究报告的风力发电场工程，一共有几十个有效的样本。风电场地形包括简单和复杂地形，地貌涉及山地、高原、丘陵等不同类别。
3.2统计方法
在几十个工程有效数据内，统计分析主要采用算术平均数，又称均值。算术平均数是集中趋势做主要的测度值，在统计学中具有重要地位，是进行统计分析和统计推断的基础。但是算术平均数易受极端值的影响，极端值得出现，会使平均数的真实性受到干扰，因此统计分析时取置信区间为90%。
3.3分析结果
选取90%置信区间内平均值和最优的10﹪中的最低值，作为设计评价指标的参考值。通过对众多项目的回访和后评估分析，我们认为上述两个数值比较能真实反映风电场的设计水平，对于北方内陆不同地形的风电场场址具有很普遍的代表性。最终的统计结果见表1。
根据我们的经验，通常在风电场平均尾流损失系数不大于8%的情况下，尾流损失系数（%）和单位千瓦集电线路长度（m/kW）的综合效果都可以反映在风电机组布置参数（cm/kW）中。所以，我们认为，在初步评价体系中，尾流损失系数控制在不大于8%，尾流损失系数（%）不单独进行比较，同时还应该去除风电场年等效满负荷小时数（h）、风电场容量系数和单位千瓦集电线路长度（m/kW）等共4项指标，将统计指标值取整优化并给予各自加权，最终的评价参考指标见表2。
这种方法对任何一个有数量较多的风电场设计业绩的单位都应有借鉴意义。使用表2，进行特定风电场优化设计或不同风电场设计水平比较评分时，具体采用如下的操作步骤来确定评分标准：
如果设计指标值均优于评价参考值，该项得分为满分；如果设计指标值均劣于评价参考值，分为两种情况：①该指标值越大越优，该项得分=（设计指标值÷评价参考值）×该项参考分值；②该指标值越小越优，该项得分=（评价参考值÷设计指标值）×该项参考分值。优化或对比的结论是：综合得分高者设计水平优。
结语
本文仅进行了一种大胆地尝试，旨在探求一种评价风电场设计水平方面科学合理的指标体系，使之能成为风力发电场设计水平评价的一个通用可比的指标。也希望能抛砖引玉，吸引有志于此的专家提出更多科学具体、方便易行的评价方法与指标，为促进风电场设计水平的不断提高共同作出贡献。
参考文献：
[1]陆亚萍.风电场接入系统方案的研究[J].红水河.2012（01）
[2]郭辰.风电场平均风速变化对利用小时数的影响研究[J].风能.2012（07）
作者简介：
马俊鹏（1989.6-），男，宁夏银川 单位：宁夏回族自治区电力设计院
论文作者:马俊鹏
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期供稿
论文发表时间:2015/12/7
标签：风电场论文; 风能论文; 指标论文; 风电论文; 水平论文; 机组论文; 系数论文; 《基层建设》2015年17期供稿论文;