01風(fēng)電場選址的重要性

風(fēng)能是具有大規(guī)模開發(fā)價(jià)值的可再生能源，對環(huán)境保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

風(fēng)能是風(fēng)速的3次方，風(fēng)速相差1倍，風(fēng)能相差8倍。因此，選擇一個(gè)好的風(fēng)電場，風(fēng)速是至關(guān)重要的。風(fēng)電場場址選擇的好壞，對風(fēng)能利用的預(yù)期目的能否達(dá)到，有著關(guān)鍵的作用。

理論上風(fēng)資源豐富、風(fēng)向穩(wěn)定、風(fēng)能分布集中、破壞性風(fēng)速較小的風(fēng)場是一個(gè)理想的風(fēng)電場，適宜建設(shè)大型風(fēng)電場。

（資料圖：明陽集團(tuán)）

02陸上風(fēng)電場選址

陸上風(fēng)電場指的是利用陸地上的風(fēng)來獲得電力的整套設(shè)施，其中陸上風(fēng)電場還分為平原地區(qū)的風(fēng)電場和山區(qū)風(fēng)電場。

陸上風(fēng)電場的宏觀選址是指在一個(gè)較大的區(qū)域，對形成風(fēng)的各種因素包括地形、地貌、地質(zhì)、氣象、交通運(yùn)輸、接入系統(tǒng)等因素進(jìn)行綜合分析，找出風(fēng)資源較好，具備裝機(jī)條件的風(fēng)場。風(fēng)電場宏觀選址是整個(gè)風(fēng)電場建設(shè)的最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

宏觀選址

風(fēng)資源

風(fēng)能資源評估是整個(gè)風(fēng)電場建設(shè)、運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，是風(fēng)電項(xiàng)目的根本，對風(fēng)能資源的正確評估是風(fēng)電場建設(shè)取得良好經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，有的風(fēng)電場建設(shè)因風(fēng)能資源評價(jià)失誤，建成的風(fēng)電場達(dá)不到預(yù)期的發(fā)電量，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，風(fēng)資源是風(fēng)場必須具備的先決條件，用于評估風(fēng)資源的主要參數(shù)有年平均風(fēng)速、風(fēng)頻及風(fēng)向、年風(fēng)能可利用時(shí)間等。

其中，年平均風(fēng)速是最重要的參數(shù)。年平均風(fēng)速是指在給定時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)風(fēng)速的平均值，測風(fēng)高度應(yīng)與風(fēng)電機(jī)組輪轂高度相等或接近，由場內(nèi)有代表性的測風(fēng)塔（或若干測風(fēng)塔）讀取（取平均值）。

一般委托相關(guān)單位進(jìn)行該風(fēng)場測風(fēng)塔設(shè)立并進(jìn)行測風(fēng)服務(wù)，安裝地點(diǎn)應(yīng)選址該風(fēng)電場有代表性的地方，數(shù)量一般不少于2座，若條件許可，對于地形相對復(fù)雜的地區(qū)應(yīng)增加至4~8座，測風(fēng)儀應(yīng)安裝在10m、30m、50m、70m的高度進(jìn)行測風(fēng)，現(xiàn)場測風(fēng)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，時(shí)間至少1年以上。

一般說來，只要當(dāng)?shù)赜蟹€(wěn)定的盛行風(fēng)，年平均風(fēng)速在標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下不低于5m/s，風(fēng)速在同等條件下為 3～25m/s內(nèi),風(fēng)機(jī)的年等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)時(shí)間多于2000h，就可以建風(fēng)電場。

（資料圖：運(yùn)達(dá)股份）

地形影響

地形是影響風(fēng)力發(fā)電場選址的一個(gè)非常重要的因素。風(fēng)力發(fā)電場需要建立在較為平坦的地區(qū)，并且必須避免高聳的建筑物、山脈和樹林等對風(fēng)速的影響。風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)前，需要評估地形、地貌和土質(zhì)，采集高程數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和土壤數(shù)據(jù)，避免建設(shè)風(fēng)電機(jī)組的地面過于堅(jiān)硬。

氣候條件

由于風(fēng)能利用中需要考慮到風(fēng)速的穩(wěn)定性，因此在選址時(shí)盡量要求不要有過大的風(fēng)速日變化和季節(jié)變化 。

尤其注意，要盡量避開災(zāi)害性天氣頻繁地帶。比如海邊風(fēng)場的颶風(fēng)、龍卷風(fēng)都可能在短時(shí)間內(nèi)摧毀風(fēng)機(jī) 。在我國北方地區(qū)，氣溫低于零下30°C,風(fēng)機(jī)將切出運(yùn)行，低于零下40°C，對風(fēng)電機(jī)組就形成破壞。此外，氣候因素還包括濕度和降水量等，這些因素也會對風(fēng)力發(fā)電的效率產(chǎn)生影響。

但有時(shí)在選址時(shí)不可避免要將風(fēng)機(jī)安裝在上述地區(qū)，這時(shí)在設(shè)計(jì)與使用時(shí)必須考慮對風(fēng)機(jī)的防護(hù)。

環(huán)境因素

發(fā)電場的選址需要避免在生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域建設(shè)，同時(shí)還需要采取一系列的環(huán)境保護(hù)措施，如噪聲減少、采用環(huán)保材料等，以確保風(fēng)力發(fā)電對環(huán)境的影響最小化。評估生態(tài)環(huán)境包括野生動(dòng)植物、水資源、大氣污染和噪聲等因素。

社會因素

社會因素包括人口密度、土地利用、文化遺產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)影響等。

風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)還需要考慮周邊社會影響和文化影響，應(yīng)考慮周邊居民對該項(xiàng)目的接受程度，避免對當(dāng)?shù)鼐用裆顜淼呢?fù)面影響。選址時(shí)還需要考慮土地利用問題，確保在不占用大量農(nóng)田、森林等土地的前提下建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場。

電網(wǎng)和交通

風(fēng)能資源豐富的地區(qū)一般都在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，如山脊、戈壁灘、草原和海島等，必須拓寬現(xiàn)有的道路并新修部分道路以滿足大部件運(yùn)輸，其中有些部件的長度可能超過30米。

并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要與電網(wǎng)連接，廠址選址時(shí)候應(yīng)盡量靠近電網(wǎng)。對于小型風(fēng)電項(xiàng)目而言，要求距離10～35kV電網(wǎng)較近。對于較大型風(fēng)電項(xiàng)目而言，要求距離110～220kV電網(wǎng)較近。風(fēng)電場距離電網(wǎng)較近不但可以降低電網(wǎng)成本，而且還可以減少電網(wǎng)損耗，滿足電壓降要求。

微觀選址

風(fēng)電場的微觀選址是以風(fēng)電場的宏觀選址為基礎(chǔ)，在已確定風(fēng)電場宏觀選址的前提下，進(jìn)一步確定風(fēng)電機(jī)組的選型、安裝位置等。

（資料圖：深圳能源）

機(jī)型選擇

陸上風(fēng)電機(jī)型的選擇應(yīng)綜合考慮單機(jī)容量、成本效益、安全性、技術(shù)成熟度、國產(chǎn)化率和售后服務(wù)等因素，以確保風(fēng)電機(jī)組的有效運(yùn)行和長期的經(jīng)濟(jì)效益?。

成本效益，包括靜態(tài)投資成本和度電成本的降低。使用更大容量的機(jī)組，可以減少機(jī)位數(shù)量，從而降低靜態(tài)投資成本，并降低度電成本?。

根據(jù)場址的氣候條件選擇合適的安全等級的風(fēng)電機(jī)組。例如，沿海地區(qū)的陸上電廠需要適應(yīng)風(fēng)速向內(nèi)地的衰減規(guī)律，以及考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和漲潮落潮規(guī)律，選擇合適的沿海型風(fēng)機(jī)?。

應(yīng)選擇技術(shù)成熟、可靠性高的機(jī)型，避免使用不成熟的技術(shù)，因?yàn)檫@可能會導(dǎo)致運(yùn)行效果不理想和故障?。

陸上機(jī)組布置

1.風(fēng)電機(jī)組行間距不宜小于3倍風(fēng)輪直徑，列間距不宜小于5倍風(fēng)輪直徑。對于沿山脊單排或雙排布置的風(fēng)電場，可減小列間距。對于主風(fēng)能方向不集中的風(fēng)電場，可調(diào)整行間距、列間距。

2.對于位于簡單地形區(qū)域裝機(jī)容量大于200MW的風(fēng)電場，宜設(shè)置風(fēng)能資源緩沖恢復(fù)區(qū)。

3.對于風(fēng)能特征參數(shù)變化較大、存在多個(gè)安全等級的風(fēng)電場，宜采用混合裝機(jī)方案，風(fēng)電機(jī)組機(jī)型不宜超過3種，輪轂高度不宜超過3個(gè)。

4.風(fēng)電機(jī)組布置應(yīng)考慮地勢的陡變、遮擋的影響。

5.風(fēng)電機(jī)組布置應(yīng)符合施工作業(yè)面和運(yùn)行維護(hù)對機(jī)位場地的要求。對于降低風(fēng)電機(jī)組機(jī)位基面的，宜通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定布置方案。

6.對于施工和運(yùn)輸難度大的風(fēng)電機(jī)組機(jī)位，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組塔架、葉片和機(jī)艙的尺寸及其重量對運(yùn)輸與施工費(fèi)用的影響，綜合其發(fā)電量后優(yōu)化布置。

7.風(fēng)電機(jī)組布置宜考慮風(fēng)電場凝凍結(jié)冰造成的脫冰或甩冰對周邊的影響。

8.風(fēng)電機(jī)組布置涉及河道及其灘地的，應(yīng)符合河道管理的有關(guān)規(guī)定。

機(jī)位避讓

1.機(jī)位布置應(yīng)避開各類限制因素。微選前機(jī)位方案和微選后調(diào)整的機(jī)位方案應(yīng)在各部門落實(shí)地類是否可用。

2.風(fēng)電機(jī)組布置與鐵路、省級及以上公路、輸電線路、地面敷設(shè)的油氣管道等設(shè)施的避讓距離為自塔架根部外沿起至避讓對象保護(hù)范圍邊緣，避讓距離宜符合以下規(guī)定：

2.1距離鐵路、高速公路、220kV及以上架空輸電線路不小于風(fēng)電機(jī)組倒塔距離的1.5倍。

2.2 距離省級及以上等級公路、35kV以上架空輸電線路、地面油氣管道不小于風(fēng)電機(jī)組倒塔距離的1.0倍。

3. 風(fēng)電機(jī)組布置與電力電纜、通信電纜和通信光纜的避讓距離應(yīng)自風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)外邊緣計(jì)算，避讓距離應(yīng)符合下列規(guī)定：

3.1 距離陸上電信設(shè)施不應(yīng)小于10m。

3.2 距離寬闊海域海底電纜不應(yīng)小于500m，距離海灣等狹窄海域海底電纜不應(yīng)小于100m，距離海纜登陸點(diǎn)岸線不應(yīng)小于50m。

4. 風(fēng)電機(jī)組布置應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 3096對噪聲限值的規(guī)定。

5. 風(fēng)電機(jī)組布置對陰影閃變敏感區(qū)域的影響時(shí)間每年不宜超過30h，每天不宜超過30min。

6. 風(fēng)電機(jī)組布置應(yīng)避開滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域。

03海上風(fēng)電場選址

海上風(fēng)電場是指水深10米左右的近海風(fēng)電。與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場的優(yōu)點(diǎn)主要是不占用土地資源，基本不受地形地貌影響，風(fēng)速更高，風(fēng)能資源更豐富，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量更大（3～5兆瓦），年利用小時(shí)數(shù)更高。但是，海上風(fēng)電場建設(shè)的技術(shù)難度也較大，建設(shè)成本一般是陸上風(fēng)電場的2～3倍。

與陸地風(fēng)電相比，海上及潮間帶風(fēng)電機(jī)組所處的環(huán)境與陸地條件截然不同，海上風(fēng)電技術(shù)遠(yuǎn)比陸地風(fēng)電復(fù)雜。

（資料圖：明陽集團(tuán)）

海上風(fēng)電場選址過程主要包括宏觀選址和微觀選址。宏觀選址是在國家風(fēng)電規(guī)劃區(qū)域內(nèi)選擇一個(gè)或多個(gè)具有最優(yōu)價(jià)值的風(fēng)場區(qū)域，過程主要包括風(fēng)電場區(qū)域選址、風(fēng)資源論證和項(xiàng)目可研；微觀選址是在宏觀選定的區(qū)域內(nèi)明確風(fēng)電機(jī)組布置方案，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)效益最高。

宏觀選址

海上測風(fēng)

海上風(fēng)電基地對于海風(fēng)的要求很高，要求海風(fēng)要有一定的平均風(fēng)速與風(fēng)功率密度，要將風(fēng)速和風(fēng)功率密度保持在6m/s和200W/m?以上。

海上測風(fēng)數(shù)據(jù)主要來源于沿岸氣象站、氣象浮標(biāo)站、海上測風(fēng)塔、衛(wèi)星遙感觀測、海洋船舶氣象觀測、石油平臺氣象觀測等。

目前用于海上測風(fēng)的設(shè)備平臺分為固定式和漂浮式。固定式用于地質(zhì)條件適宜打樁且水深小于25m的海域，通常造價(jià)較高；漂浮式平臺有柱穩(wěn)式浮體平臺和艙體式，該平臺會隨波浪潮汐的波動(dòng)而波動(dòng)，影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但其安裝費(fèi)用低，適用于地質(zhì)條件較差的深遠(yuǎn)海。

因海上測風(fēng)站觀測數(shù)據(jù)稀缺，風(fēng)資源通常采用數(shù)值模擬方式，該方式的評估結(jié)果覆蓋范圍比站位觀測面廣、比衛(wèi)星探測時(shí)間連續(xù)性強(qiáng)，在表征大范圍地區(qū)的風(fēng)場時(shí)空分布及風(fēng)資源評估預(yù)測方面具有很大優(yōu)勢。常見的風(fēng)場數(shù)值模擬建模方法有中尺度模式、小尺度模式、多尺度嵌套模型、海氣耦合模型等。

目前各國已有的風(fēng)資源評估標(biāo)準(zhǔn)大多根據(jù)陸地環(huán)境特點(diǎn)制訂，而海上風(fēng)資源有其自身特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為平均風(fēng)速大、風(fēng)切變低、海洋表面動(dòng)力學(xué)粗糙度持續(xù)性變化、海上湍流長度大、大氣晝夜變化、大氣穩(wěn)定度、季節(jié)變化等。因此進(jìn)行海上風(fēng)資源評估時(shí)還需要考慮氣溫、水溫、潮位和晝夜等因素的影響，以提高風(fēng)資源評估的準(zhǔn)確度。近年來，包含大氣、海洋、海冰和陸面等多分量的海氣耦合模型能夠提供一體化的海洋水文氣象信息，更好模擬近岸風(fēng)，尤其是極端風(fēng)。

在我國，海洋風(fēng)條件最好的地址位于臺灣海峽一帶，其次在廣東、上海、江浙一帶，最后是山東、河北一帶。

區(qū)域選址

建立海上風(fēng)電基地需要對所選海域進(jìn)行地質(zhì)勘探，合理布置勘探點(diǎn)位可以全面的了解海洋床底區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造。一般情況下，被細(xì)小顆粒覆蓋的海床條件相較于有較大沉積物的海床更利于建設(shè)海上風(fēng)電基地。

（資料圖：中交三航）

海底深度也是影響項(xiàng)目總成本的重要因素之一，較大水深會給施工帶來難度，如超過40m的水深，千斤頂駁船就不能勝任了，需要錨式起重船，但其受海況條件影響比較大。海底電纜的鋪設(shè)一般在5~30m的水深范圍內(nèi)。

區(qū)域選址需要去除一票否決因素的區(qū)域，包括軍事設(shè)施、石油天然氣、航運(yùn)航道、航空和雷達(dá)、漁業(yè)和捕撈、環(huán)境制約（動(dòng)植物生態(tài)圈、視覺、噪聲、海洋考古）等受限區(qū)域；還需考慮臺風(fēng)、水文、空氣鹽霧、海浪、潮汐流、潮差、海冰影響及海床地質(zhì)結(jié)構(gòu)、海底深度和最高波浪級別、水深和離岸距離、地震與構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)等因素影響；并考慮港口位置、交通便捷性、電網(wǎng)遠(yuǎn)近、環(huán)境影響、地質(zhì)條件和海岸線規(guī)劃等非氣象因素。

環(huán)境因素

海上風(fēng)電項(xiàng)目的占地一般較大，規(guī)劃范圍可達(dá)數(shù)十千米，如果規(guī)劃范圍內(nèi)存在濕地、自然保護(hù)區(qū)等敏感性地區(qū)，在建設(shè)、運(yùn)行中必然會造成較大影響。在項(xiàng)目建設(shè)過程中，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的建設(shè)、電纜敷設(shè)都會對海域地質(zhì)造成影響，為了保證機(jī)組的穩(wěn)定性，其基礎(chǔ)需要通過液壓打樁及使用大量石塊進(jìn)行護(hù)樁，這些工作都會改變海域內(nèi)原有的地質(zhì)情況，使海底泥沙懸浮造成水體渾濁，同時(shí)機(jī)組設(shè)施出現(xiàn)滲漏油也會對局部海水水質(zhì)造成嚴(yán)重污染。

微觀選址

微觀選址主要進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)機(jī)排布、詳勘及投資成本分析等。風(fēng)機(jī)選型需大致考慮風(fēng)機(jī)的類型、葉片數(shù)量、額定風(fēng)速、功率曲線、容量系數(shù)和儲能方式等。

風(fēng)機(jī)排布

確定風(fēng)機(jī)排布是微觀選址過程中最為重要的事項(xiàng)之一，該過程需明確風(fēng)場邊界、風(fēng)電機(jī)組預(yù)安裝臺數(shù)、機(jī)組位置、風(fēng)資源和發(fā)電量計(jì)算。機(jī)組最優(yōu)網(wǎng)格型排布方案中各排風(fēng)電機(jī)組的連線應(yīng)與主風(fēng)向大致垂直，機(jī)組間距應(yīng)不小于3.0D，同時(shí)，風(fēng)機(jī)排布需要綜合考慮風(fēng)資源、湍流及尾流等多種因素影響。

海上風(fēng)電機(jī)組布置

1.風(fēng)電機(jī)組行間距不宜小于3倍風(fēng)輪直徑，列間距不宜小于7倍風(fēng)輪直徑。對于主風(fēng)能方向不集中的風(fēng)電場，可調(diào)整行間距、列間距。

2.海上風(fēng)電機(jī)組布置應(yīng)符合海域使用和通航安全的要求。

3.海上風(fēng)電機(jī)組布置應(yīng)考慮風(fēng)電場整體發(fā)電量、尾流、涉海面積、海底地形條件、地質(zhì)條件的影響，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定布置方案。

湍流強(qiáng)度

在微觀選址過程中，還需考慮湍流強(qiáng)度影響。湍流強(qiáng)度分析需考慮環(huán)境和機(jī)組尾流因素，其中環(huán)境因素包括地面粗糙度、障礙物和地形等。海上風(fēng)電場可根據(jù)海面粗糙度來估算縱向湍流，然后計(jì)算風(fēng)電機(jī)組各等級的代表湍流強(qiáng)度隨風(fēng)機(jī)輪轂高度處風(fēng)速的變化關(guān)系，并進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組適應(yīng)性評估。

選址技術(shù)發(fā)展趨勢

近年北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已開始全面應(yīng)用，海上衛(wèi)星系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全球海洋與陸地的高精度大地測量、導(dǎo)航和自然資源勘查。目前海上站位測風(fēng)較少，未來可進(jìn)一步提高衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合漂浮式雷達(dá)、自航式海上觀測平臺等方式增加風(fēng)資源測量點(diǎn)，擴(kuò)展風(fēng)資源測量的手段及方法，并可進(jìn)行無人機(jī)海上測風(fēng)的研究及應(yīng)用。

海上踏勘方面在基于多波束探測儀進(jìn)行海底地形地貌測繪時(shí)，可采用海洋聲層析技術(shù)編制海底三維圖像，使用海底地震儀確定海底不穩(wěn)定地區(qū)。隨著視頻和機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，使用機(jī)器人海底探測也將是未來的一個(gè)發(fā)展趨勢。

綜合宏觀選址和微觀選址的各種因素來看，風(fēng)電場選址的具體步驟為：

步驟1 核算出風(fēng)電場整體風(fēng)資源,挑選出風(fēng)能資源較豐富區(qū)域。

步驟2 考慮具體的地形情況和道路情況，在坡度平緩、交通便利、施工方便的區(qū)域布置風(fēng)機(jī)。

步驟3 完成以上兩步后，根據(jù)間距的不同來制訂多種方案,例如，主風(fēng)向上的風(fēng)機(jī)之間的間距應(yīng)設(shè)置為風(fēng)機(jī)直徑的5-9倍，垂直主風(fēng)向上的風(fēng)機(jī)之間的間距應(yīng)設(shè)置為風(fēng)機(jī)直徑的3～5倍，同時(shí)，要依據(jù)場址的實(shí)際范圍、風(fēng)電場容量等調(diào)整間距。

步驟4 在確定好風(fēng)機(jī)之間的距離后，需要考慮發(fā)電量、湍流強(qiáng)度、尾流損失等，并計(jì)算它們的影響程度，布置好風(fēng)機(jī)。

步驟5 在多方案中優(yōu)中選優(yōu)，確保風(fēng)機(jī)間距合理科學(xué)。