风电场工程设计导则.docx
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1、风电场工程设计导则FD中国华电集团新能源发展有限公司企业标准风电场工程设计导则XX年X月X日发布XX年X月X日实施中国华电集团新能源发展有限公司发布I中国华电集团新能源发展有限公司风电场工程设计导则目录第一章总则1编制目的1编制依据1适用范围1第二章设计阶段划分及设计一般原则3设计阶段划分3设计一般原则5第三章风电场选址7资料收集、整理7风能资源普查7风力发电场的宏观选址7风力发电场测风7风力发电场场址选择原则10第四章风电场可行性研究11可行性研究报告的编制和审查11风电场工程等级划分和设计安全标准11工程地质12II规划装机容量12风电机组选型12风电场年发电量估算17电气18土建工程19
2、环境保护和水土保持20消防23可研概算错误!未定义书签财务评价29第五章风电场初步设计36初步设计报告的编制和审查36风力发电场总体布局36风电机的微观选址38风力发电机基础40变电站建筑部分43电气部分55风电场集电线路59施工组织设计61交通工程65初步设计概算70第一章总则编制目的为规范和促进中国华电集团新能源发展有限公司风电场工程建设工作,统一和规范公司所属风电场工程设计标准,以追求合理的工程投资获得最佳的经济效益和社会效益为目标,制订本设计导则编制依据国家和行业有关设计标准、规程和规范,具体见中国华电集团公司及中国华电集团新能源发展有限公司相关管理规定适用范围本导则适用于中国华电集团
3、新能源发展有限公司及其全资、控股公司所属或管理的新建的风力发电工程设计,参股项目可参照执行本导则适用于装机容量为20MW级及以上或以35kV及以上电压等级并入电网的陆上风电场工程设计工作,其他规模和离网型陆上风电场及海上风电场工程设计可参考执行风电场工程设计一般包括风电场和变电站两部分,风电场工程接入系统设计按有关规定执行1本导则仅就主要设计内容进行说明,未尽部分应按照国家和行业现行规程规范执行,满足相关规程规范要求本导则为企业指导性标准,如与国家强制性标准相矛盾,应按国家标准执行本导则由中国华电集团新能源发展有限公司负责解释第二章设计阶段划分及设计一般原则设计阶段划分划分一般原则根据国家有关
4、规定,结合本公司特点,风电场工程设计阶段一般划分为工程规划、预可彳亍性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计、竣工图设计等阶段适用阶段本导则仅就风电场设计一般原则、风电场选址、可行性研究设计和初步设计分别进行说明;工程规划、预可行性研究和施工图设计、竣工图设计等可参照国家和行业相关规程规范执行各阶段工作内容1可行性研究阶段:1)确定工程任务和规模,论证项目开发的必要性和可行性;2)对风电场风能资源进行评估;3)查明风电场场址工程地质条件,提出相应的评价和结论;4)选择风电机组选型,提出风电机组优化布置方案,计算发电量;5)根据风电场工程接入系统方案,提出风电场和变电站电气设计方案;6)拟定消防
5、方案;7)确定工程总体布置、中央控制室的结构型式、布置方案和3主要尺寸,拟定土建工程方案和工程量;8)确定工程占地范围及建筑征地主要指标,拟定施工组织设计方案、编制施工总进度;9)拟定风电场工程定员编制,提出工程管理方案;10)环境保护和水土保持设计;11)劳动安全和工业卫生方案;12)编制节能减排方案;13)可研设计概算;14)经济评价2初步设计阶段1)根据微观选址成果和设计要求,进行风电场补充测量地质详勘;2)根据最新地形地质勘探成果和风能资源测量分析结果,优化确定风电机组的微观位置,复核发电量;3)确定轮毂设计高度,提出塔架设计方案;4)进行风电机基础设计,提出风电机基础设计方案;5)进
6、行机组变基础设计,提出基础结构型式和配筋设计方案;6)确定集电系统电气主接线,选择确定机组变、开关、熔断器、避雷器等、电力电缆、杆塔等主要设备材料的型号、规格根据路径计算线路长度和杆塔数量等;7)提出风电机组塔架、机舱、叶片吊装方案、设备堆放布置、吊装平台设计、风电机组基础及风电场变电站施工方案等,细化施工工期,编制施工网络进度图48)对风电场内外交通道路进行布置与初步设计;9)进行变电站及站内建筑、安装工程设计,提出总平面布置和竖向布置等;10)初步设计概算;其中,初步设计中未涉及的项目按可研概算成果纳入初步设计概算设计一般原则符合国家法规原则风电场设计必须遵守国家有关法规的规定,应严格按国
7、家最新规定的核准制程序进行设计文件应符合有关规章制度规定的内容和深度要求近期建设与远期发展相结合原则风电场设计应结合工程的中长期发展规划进行,正确处理近期建设与远期发展的关系安全性、合理性、先进性原则风电场设计应本着安全可靠、经济合理、技术先进等原则,结合地区特点,在确保工程安全的前提下,积极推广、采用成熟的新技术、新设备、新材料、新工艺,努力提高自动化水平统筹、节约、环保和安全原则1风电场工程设计应充分利用场区已有设施,统筹考虑分期建设情况,避免重复建设2风电场工程设计应落实环境保护和水土保持措施,减少工程建设对环境和植被的破坏;53风电场工程设计应符合劳动安全与工业卫生的要求,落实安全预评
8、价提出的安全对策措施;6第三章风电场选址资料收集、整理从地方各级气象台、站及有关部门收集的有关气象、地理及地质数据资料,对其进行分析和归类,从中筛选有代表性的完整数据资料其中包括能反映该地气象特征的多年平均值和极值,如平均风速和极端风速、平均气温和极端气温、平均气压、雷暴日数等风能资源普查对收集的资料进行进一步分析,按标准风能区域、风功率密度等级,初步确定风能可利用区IOm高度有效风功率密度在W/m以上属于可开发区域风力发电场的宏观选址根据风能资源调查与分区的结果,选择最佳的场址,全面考虑场址所在地对电力的需求及交通、电网、土地使用和环境等因素,力求增大风力发电机组的输出,提高供电的经济性、稳
9、定性和可靠性,最大限度减少各种因素对风能利用、风力发电机组使用寿命和安全的影响风力发电场测风为了正确评价拟选风力发电场的风能资源情况,取得代72表,性风速风向资料,了解不同高度风速、风向变化特点以及地形地貌对风的影响,必须进行实地测风现场测风应连续进行,至少持续一年以上,有效数据不得少于90%测风塔数量依地形和项目规模而定测风的位置,应选择在风电场内风能资源具有代表性的位置测风位置附近应无高大建筑、树木等障碍物,与单个障碍物距离应大于障碍物高度的3倍,与成排障碍物距离应保持在最大高度的10倍以上测风设备的数量,应依风场规模及场内地形的复杂程度而定对于地形较为平坦、容量在50MW以下的风场,可选
10、择一处安装测量设备;对于地形较为复杂或容量超过MW的风场,应选择二处及以上安装测风设备测风塔安装的高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度,一般为70m风电场多处安装测风塔时,其高度可按IOm的整数倍选择,但至少应有一处测风塔的高度高于拟安装的风力发电机组的轮毂高度安装在测风塔上的测量仪器包括:风速传感器、风向传感器、气压传感器、温度传感器和数据采集器等设备只在一处安装测风塔时,测风塔应安装至少四层风速、风向传感器,其中两层应选择在IOm高度和拟安装的风力发电机组的轮毂高度处,其它层可按IOm的整数倍高度安装,通常会选择在30m和50m高度不得对现场采集的原始数据进行任何的删改增减对下8
11、载的数据应及时进行复制和整理,应对数据进行初判,看其是否在合理范围内测风数据的合理范围和数据相关性及变化趋势见下表:表数据合理范围主要参数平均风速风向平均气压合理范围Oms小时平均风速40ms0小时平均值o94小时平均值表数据相关性主要参数50m30m高度小时平均风速差值50m10m高度小时平均风速差值50m30m高度风向差值合理相关性ss。表数据变化趋势主要参数Ih平均风速变化Ih平均气温变化Ih平均气压变化合理变化趋势6ms51在数据整理过程中,发现数据缺漏和失真时,应立即与现场测风人员联系,认真检查测风设备,及时进行设备检修或更换,对缺漏和失真数据应说明原因特殊的地理和气象条件要对风力发
12、电机组提出特殊的要求,如海拔超过m,最大风速超过5Oms或极大风速超过70ms,气温低于零下20,积雪、积冰、雷暴、盐雾或沙尘多发地区等风力发电场场址选择原则场址区年平均风速较大拟建风电场地面以上70m高处,年平均风速一般应大于6ms;海拔超过m的高原地区,应大于/s;对于风电电价较高的地区,可适当放宽,但不应低于/s场址区场地开阔,地质条件较好场地开阔便于大规模开发和运输、管理良好的地质条件可有效减少基础工程投资场址对外交通运输方便场址选择应根据风电机机舱重量、叶片长度等充分考虑大件运输的可行14及对投资的影响风电场并网条件良好应符合电网规划,电力消纳能力满足风电场建设规模的要求,尽量靠近电
13、网,减少送出工程投资土地征用方便风电场单位容量布机区域的面积一般为m/kW,土地征用面积约为布机区域面积的1%应尽量避开基本农田、养殖区、自然保护区及军事基地或国家重要设施对环境影响小风电场布置应考虑风电机噪声对附近居民的影响,机位一般应布置在民居m以外210第四章风电场可行J性研究设计可行性研究报告的编制和审查风电工程可行性研究报告由有资质的咨询、设计单位完成可行性研究报告具体内容和深度应按照国家发改委风电场工程可行性研究报告编制办法和风电场工程可行性研究报告设计概算编制办法及计算标准执行风电场的规划选址按照风电场场址选择技术规定进行在风电项目的可行研究报告编制完成后,主机设备招标采购前,应
14、组织咨询单位或专家对可研设计进行审查,为编制项目核准报告创造条件风电场工程等级划分和设计安全标准风电场工程等别应根据装机容量和变电站电压等级划分为四等,当装机容量和变电站电压分属不同的等别时,工程等别应按其中较高的等别确定表风电场工程等别划分工程等别IIIIV工程规模大型大型中型小型装机容量5050变电站电压等级3535根据工程等别和规模,确定建筑物级别和建筑物结构安11全标准工程地质分析拟建风场的风的形成原因及类型,有无破坏性的飓风等调查拟建风场XX年一遇最大洪水位及地震等级,对风电机及变电站有无潜在的危害勘查拟建风场的地质情况、地下水位等,根据地形地质条件复杂程度,一般选择不少于5处有代表
15、性地段进行地质钻探,以拟定风电机基础、建筑物及设备基础的选型和场内道路布置等规划装机容量根据当地*批准用地范围及测风数据,用相关软件对风场进行规划装机容量估算根据确定的风电场规划装机容量,提出风电场分期开发方案风电机组选型根据所收集的有关风能资料和工程地质资料,对技术成熟的风电机进行比选,通过对可选择机型进行机组价格、电气设备费用和施工费用等方面的经济技术比较,结合风电场风资源和地形特点,考虑风电机叶片、塔筒等大件运输对道路以及安装场地的需求等12风电机设备选型主要应考虑以下几方面因素:(1)多年平均风速和极限风速;(2)设备运输及吊装方案的可行性与经济性比较;根据当地气象条件确定是否选择低温
16、型风电机组;机组的运行稳定性;(5)机组运行维护、备品备件采购与更换方便性;(6)预计在项目建设阶段设备生产厂商主要机型的市场供需情况整机技术要求机组输出端电网条件(1)电压范围为额定电压;(2)频率范围为:48Hz:每次频率低于时要求至少运行10;:连续运行;-51Hz:每次频率高于时,要求至少运行2(3)电压对称性,即电压不平衡值应保持在电压负序分量与正序分量的比例不超过2%;每年电网停电应小于20次,每次最长停电持续时间应不超过3天性能要求(1)机组的切入风速应小于/s,切出风速应大于等于20ms;13(2)机组的额定风速应满足JB/T的要求;(3)机组在额定工况时,其输出功率应大于或等
17、于额定功率;(4)机组须具备低电压穿越能力;(5)机组运行在不同的输出功率时,机组的可控功率因数变化范围应在-十之间;(6)机组应具备通过中央监控系统进行有功功率在线调节的能力;中央监控系统应具备风电场有功功率在线调节能力;(7)机组应满足项目所在地电网提出技术要求整机的可靠性要求(1)机组主要部件设计寿命应大于或等于XX年;(2)单台机组年可利用率应大于等于90%;(3)整场机组年平均可以利用率应大于等于95%机组动特性要求(1)机组在所有设计运行工况下和给定使用寿命期内,不发生任何机械及气体动弹性不稳定现象,也不产生有害或过度的振动;(2)机组在正常运行范围内塔架振动量不应超过20mms噪
18、声要求机组在输出功率为1/3额定功率KffiE放的噪声应小于或等于dB(A);在对噪声有要求和限制的区域,机组综合排放的噪声应符合该区域所执行的相关标准的规定可维护性与可维修性要求在机组要维护的部位应留有调整和维护的空间,以便于维护;机组及零部件在质量合格的前提下应具有维修、调整和修复性能;14塔架高度超过80m的机组应为维护人员配备安全的提升设备外观防护要求机组及部件所有外露部分应涂漆或镀层,涂镀层应表面光滑、牢固和色泽一致;用在风沙低温区或近海盐雾区的机组,其涂镀层应考虑风沙或盐雾的影响安全要求(1)机组的安全防护应符合的要求;(2)机组为了防雷应有良好的导电通路,塔架需有可靠接地装置,接
19、地电阻应小于(3)电力线路、电气设备、控制柜外壳及次级回路之间的绝缘电阻应大于1M。;(4)在电网停电紧急停机时,所有刹车装置应自动按程序投入,且机组停机时的所有状态参数应能记录保存;(5)机组应配备必要的消防设备、应急设备和安全标识功率输出(1)在正常工作状态下,机组功率输出理论值的偏差不应超过5%;(2)当风速大于额定风速时,持续10功率输出应不超过额定值的瞬间功率输出应不超过额定值的通讯要求(1)投标机型就地控制及中央监控系统通迅协议对外完全开放,即可实现全部信息、数据及指令的上传与下传功能(2)中央监控系统应具备标准对外通讯接口,并满足15-25通讯规范和标准数据接口规范风电机组的低温
20、型和常温型选择低温和常温型机组主要区别在设备的材质上低温机型适用范围为-40。(:45。(:,常温机型适用范围-2545。C若风电场最近二十年的年最低温度低于-25C时,应选择低温机型,否则应选择常温机型机型的选择根据风场内轮毂高度的安全等级的风况类别选择风力发电机组,通过风能资源分析结果,得出风电场场区内轮毂高度的安全等级的风况类别根据轮毂高度的安全等级的风况类别选择适用此风况的风力发电机组类型风况的安全等级类别见下表所示:表风况安全等级类别表风况类型A(-)B(-)C(-)I50mS注:S级特殊情况的类别由设计者确定;是轮毂高度处10分钟平均XX年一遇最大风速;为风速为15ms时的平均湍流
21、强风电机组的容量选择,根据风电场内的建设条件、场区的建设面积、设备运输条件,选择单机容量在一定范围内的风电机组在筛选出的风力发电机组范围中,根据代表年风资源数据、风场地形图、当地情况下机组的功率曲线及推力系数、不同高度的年平均风速、塔筒重量、风电机组基础造价、道路及安装难16易度等方面,通过理论发电量及财务初步分析,选择度电成本较低、运行维护成本较低的风电机组作为风电场的可选机型风电场年发电量估算风力发电场理论年发电量估算方法主要采用计算机模型估算法利用软件等风资源计算软件,估算风力发电场中各台风力发电机组的理论年发电量对于复杂地形的风资源评估,推荐采用非线性风资源分析软件上网年发电量估算在理
22、论年发电量估算基础上进行以下修正:(1)空气密度修正相同的风速条件下,空气密度不同则风力发电机组输出不一样,生产厂家应根据当地空气密度调整功率曲线;倘厂家无法提供时,可根据风功率密度与空气密度成正比的特点将空气密度对应下的功率估算曲线估算结果乘以空气密度修正系数其中,空气密度修正系数计算公式为:空气密度修正系数=平均空气密度/标准空气密度;(2)尾流修正由计算软件自行生成,一般尾流影响折减系数约为5%;(3)控制与湍流折减一般控制与湍流强度系数取5%左右;(4)叶片污染折减一般取3%左右;(5)风力发电机组可利用率一般取95%;(6)厂用电、线损能量损耗一般取35%;173(7)周边风电场对发
23、电量的影响一般由计算软件根据实际情况进行折减;(8)气候影响停机根据风力发电场所在地实际情况进行折减电气风电场主接线设计方案根据风电机组单机容量和出口电压等级确定,一般选用一机一变,经过技术经济比较选定若干台风电机组成一组,根据风电场装机容量确定组数,再根据组数确定风电场专用变电站高压进线柜的数量,并根据风电场规划装机容量预留扩建的余地在风电场接入电力系统设计完成并通过审查和风电场主接线设计完成后,才能考虑风电厂集电线路、升压变电设备及通信和控制设备的订货集电线路一般采用架空线路形式,当风场环境和景观有特殊要求时可采用电缆变电站一般采用敞开式设备,场地狭窄或沿海等特殊地区为防止盐雾腐蚀可采用,
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