風電機組選型、布置和發電量估算

　　
　　二、機組布置
　　
　　在風電場的風能資源分布和風電機組確定以后，機組布置是風電場項目實施的關鍵環節。
　　
　　機組布置即風電機組位置的選擇，應通過對若干方案的技術經濟比較，確定風電場風電機組的布置方案，使風電場獲得較好的發電量。
　　
　　除了風電場的風能資源分布特點以外，機組布置還需要考慮土地使用、村莊、電力設施、環境敏感因素等客觀因素的限制，風電機組周圍的地形條件，建筑物、樹木或其它障礙物的不利影響以及風電機組之間的尾流影響。
　　
　　1.客觀條件限制
　　
　　(1)風電機組與村莊的距離一般要求500m以上，特殊情況至少300m。
　　
　　(2)風電機組離110kV及以上電壓等級線路150m以上。
　　
　　(3)風電機組要避開基本農田、礦產、文物、軍事用地、自然保護區以及其他環境敏感區域。
　　
　　2.地形條件
　　
　　滿足風電機組的運輸條件和安裝條件。在平坦地形條件下，滿足這一原則是很容易的的。在山區，滿足這一原則經常有難度。要根據所選機型需要的運輸機械和安裝機械的要求，機位附近要有足夠的場地能夠作業和擺放葉片、塔筒，道路有足夠的坡度、寬度和轉彎半徑使運輸機械能到達所選機位。
　　
　　視覺上要盡量美觀。在與主風能方向平行的方向成列，垂直的方向上成行。行間平行，列距相同。行距大于列距發電量較高，但等距布置在視覺上較好。追求視覺上的美觀，會損失一定的發電量，因此在經濟效益和美觀上，也要有一定的平衡。
　　
　　3.障礙物影響
　　
　　在風電場中有時會碰到障礙物，障礙物的尾流的大小和強弱與其大小和體型有關。研究表明，對于無限長的障礙物，在障礙物下風向40倍障礙物高度，上方2倍障礙物高度的區域內，是較強的尾流擾動區，風電機組的布置必須避開這一區域。
　　
　　障礙物會降低障礙物下風向區域的風速，障礙物影響的大小取決于其本身的疏密程度，即透風率。建筑物的透風率最低，冬季的開闊樹林具有一定的透風性，而夏季茂密的樹林的透風率比較低。一般來講，障礙物的長度越長，高度越高，相應的對風速的阻礙效果越明顯。如圖1所示為模擬7層的建筑物對風電機組的影響，其中建筑物高20m，寬60m，風電機組與建筑物的距離為300m，風電機組的輪轂高度為50m。圖中的數字表示風速減小的影響程度，100表示風速沒有損失，99表示風速減小1%?？梢钥闯?，風電機組輪轂高度處減小了3%，相應的風能損失約10%。
　　 　　
　　4.尾流影響
　　
　　氣流在經過風電機組葉片時能量會減小，實際上，風電機組的葉片對風速有阻擋作用，在風電機組的下風向會產生類似輪船尾流的效果，該區域內會產生較大的湍流，同時風速也會降低。如圖2為氣流經過風電機組尾流示意圖。
　　 　　
　　風電場的風電機組布置應考慮到風電機組之間尾流的影響，風電機組之間的距離至少保證3倍的葉輪直徑，在主風向上，風電機組間的距離應更大一些。
　　
　　國外有研究成果表明，對單臺風電機組，在距風輪2D-3D的順風中心線處，風速減少35%-45%;在距風輪8D處，風速減少10%。尾流的直徑在距風輪8D-10D為2.6D-2.8D。對于行距為8-11D，列距為2-3D的布置，第二排的能量損失在10m/s時為8-20%。在平坦地區進行的7行布置的風電場的測量，其行距為9D，列距2D，第七排比第一排能量約損失20%。