風電機組部件損壞與風電場微觀選址

　　對山區(qū)、山丘等復雜地形，不能按簡單平坦地形的原則確定風電機組位置，而應根據(jù)實際地形測算各點的風力情況后，經(jīng)綜合考慮安裝、地形地質(zhì)等各方面因素后，選擇合適的地點安裝風電機組。在地形復雜、地勢險峻的高山上選址還應考慮運輸、吊裝、線路安裝等要求。
　　由于受復雜地形自身的影響較大，有的僅能在山脊位置進行單排布置；有的僅能在可放置風電機組的位置上布置；有的地方有山谷、山丘等地形組合，機組布置受多種因素的綜合影響。
3.3 機組合理布局以避免尾流干擾
　　從充分利用風能資源的角度出發(fā)，找尋出符合風電場整體的能量利用最大化要求的排布方案，是完成風電場微觀選址工作首先要解決的問題。而影響風電場全場能量利用尋優(yōu)的關(guān)鍵因素是認識并解決好機組尾流影響問題。
　　一般而言，當風經(jīng)過風輪葉片后，風輪一方面會吸收部分風能，同時轉(zhuǎn)動的風輪又致使風的湍動能增大，產(chǎn)生氣流畸變、湍流，而風速會呈現(xiàn)突變減小的現(xiàn)象，這就是所謂的風電機組尾流效應。之后，在周圍流場的約束下，風速又會隨著風輪的距離漸遠而得以逐漸恢復。如果風電場內(nèi)風電機組布置緊密，則可能出現(xiàn)上游機組后面風的尾流效應尚存，風速尚不及恢復，進而導致下游機組風況“惡化”，輸入風能不足，發(fā)電出力降低的情況。
　　機組尾流產(chǎn)生的氣流畸變和湍流，會在下游機組的葉輪上產(chǎn)生交變載荷，從而造成葉片斷裂、主軸軸承、齒輪箱等部件的損壞，縮短機組的壽命。由于較高的尾流效應相應有較高的湍流強度，而在風電場全場范圍取得一個相對較小的平均尾流效應，又會有利于保持全場機組的荷載均衡性，進而有利于提高全場的運行維護效率。
　　但是，風電場內(nèi)又難以絕對避免尾流效應影響，因為如果機組布置過于稀疏，不但會相應占用過多土地，且風電場范圍會過大，其工程投資成本和運行維護費用亦會顯著增大。因此，機組間距的確定，或說是控制機組尾流效應，是一個考慮綜合因素平衡的技術(shù)經(jīng)濟選擇過程。
3.4 采用工程軟件進行微觀選址
　　目前，國內(nèi)微觀選址通常采用國際上較為流行的風電場設計軟件WASP 及WindFarmer 進行風況建模，建模過程如下：
　　根據(jù)風電場各測風點校對、修正后的測風資料、地形圖、粗糙度，利用輪轂高度的風資源柵格文件滿足精度及高度要求的WindFarmer 軟件的三個輸入文件，包括：輪轂高度的風資源柵格文件、測風高度的風資源柵格文件及測風高度的風資源風頻表文件。
　　采用關(guān)聯(lián)的方法在WindFarmer軟件中輸入WASP 軟件形成的三個文件，輸入三維的數(shù)字化地形圖(1：10000 或1：5000)，地形復雜的山地風電場應采用1：5000 地形圖，輸入風電場空氣密度下的風電機組功率曲線及推力曲線，設定風電機組的布置范圍及風電機組數(shù)量，設定粗糙度、湍流強度、風電機組最小間距、坡度、噪聲等，考慮風電場發(fā)電量的各種折減系數(shù)，采用修正PARK尾流模型進行風電機組優(yōu)化排布。
　　根據(jù)優(yōu)化后的坐標，利用GPS到現(xiàn)場踏勘定點，根據(jù)現(xiàn)場地形地貌條件和施工安裝條件進行機位的微調(diào)， 并利用GPS 測得新的坐標， 然后將現(xiàn)場的定點坐標輸入Windfarmer 中，采用粘性渦漩尾流模型對風電場每臺風電機組發(fā)電量及尾流損失進行精確計算。　
　　目前的微觀選址技術(shù)，主要是應用經(jīng)驗和基于線性模型的工具軟件。各種軟件都有其適用條件及局限性，在使用過程中，應充分了解風電場狀況與軟件特性，以優(yōu)化機位布置。
3.5 風電場選址的步驟
　　計算整個風電場的風能資源，找出風能資源較好的位置；根據(jù)具體的地形、道路情況確定適合布置風電機組的地形位置，要求坡度較緩( 小于10° )、交通方便；在滿足上述條件的前提下確定不同間距的多種方案，間距在主風向上為5 ～9倍的機組直徑，在垂直主風向上為3 ～ 5 倍的機組直徑；確定機組間距后在實際地形上布置風電機組，計算發(fā)電量及湍流強度、尾流損失等的影響；進行方案比較，選擇合理的風電機組間距布置風電機組。
4. 風電場選址的難點
4.1 缺乏長期的測風資料和氣象數(shù)據(jù)
　　中國風電發(fā)展較晚，不少新建風電場地區(qū)的測風資料和氣象數(shù)據(jù)欠缺，甚至是一個空白，然而，風電場微觀選址需要獲得該地區(qū)多年積累的風況資料和氣象數(shù)據(jù)，這對于正確選址顯得尤為重要，如果沒有這些數(shù)據(jù)，選址就難有準確而科學的依據(jù)，可能為機組安全和部件損壞埋下了潛在的隱患和伏筆。
　　例如：云南地區(qū)，由于云南省風電開發(fā)起步較晚，山區(qū)普遍缺乏測風資料，這就成為了云南山區(qū)風電場選址的第一個難點。
　　湍流強度是建風電場的重要指標，它對機組性能和壽命有直接影響。云南省氣象臺均無風速脈動觀測記錄，無法進行湍流強度計算。因此，在風電場選址時，湍流對風電機組運行可靠性的影響無法準確預測。由于缺乏高山區(qū)的冰凌、濃霧、大雪、雷暴、極端氣溫等災害的觀測資料，對風電機組未來運行條件的確定缺乏科學依據(jù)。
　　由此可知，缺乏長期的氣象觀測資料，這成為了當今中國不少新建風電場、風電場選址的難題。
　　我國建風電場大部分地區(qū)是屬于人煙稀少的草原，或山地，在這些地區(qū)少有相關(guān)資料和氣象數(shù)據(jù)。當興建風電場時，則大都只能依據(jù)一年左右的測風塔數(shù)據(jù)，且所建測風塔的數(shù)量有限，測得的風況資料有限，而沒有長期、全面、準確的風況資料作為微觀選址的依據(jù)。