海上风电场PPT课件.ppt
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1、风力发电场1第7章海上风电场7.1概述7.2海上风力发电成本及风险7.3海上风电场设计7.4海上风资源评估和发电量预测7.5海上风电场的建设与安装7.6海上风电场运行与维护27.1概述7.1.1简介7.1.2政策支持7.1.3海上风力发电的优缺点7.1.4海上风力发电的历史、现状及发展趋势7.1.5海上风力发电项目的开发、实施和运行37.1.1简介由于海上风资源丰富,不受土地使用的限制,且海上风电具有高风速、低风切变、低湍流、高产出等显著优点,已经逐渐成为风电发展的新领域。目前,一些欧洲国家已经成功建立了海上风电场,证实了海上风力发电的可行性。中国具有很长的海岸线,邻近海域具有非常丰富的风资源
2、如果能充分利用这些风能,将有助于解决我国的能源和环境问题。我国海上风力发电技术刚刚起步,需要学习借鉴欧洲的经验,开发设计适合我国海域特点的海上风电项目,对我国的风力发电技术及能源战略具有重大意义。47.1.2政策支持表7-1各国海上风电发展目标及欧洲西北部分国家的已建装机容量57.1.3海上风力发电的优缺点海上风电的主要优点有:(1)较陆上风电,海上风电具有高风速及高满发小时数的特点。(2)陆上风电的空间限制问题。(3)负荷中心距岸近。(4)陆上风电的电网侧限制。海上风电的主要缺点有:(1)技术的复杂性和成本问题。(2)天气及波浪对可及性的限制。(3)对造价高昂的专用设备及安装船的需求。(4
3、)自然环境的限制。67.1.4海上风力发电的历史、现状及发展趋势表7-2中国海上风电场建设目标(数据来源:中国可再生能源协会,2010)77.1.5海上风力发电项目的开发、实施和运行海上风电场的开发过程可分为:可行性分析阶段、设计及建设阶段、运行及维护阶段和拆除阶段。设计与建设阶段的持续时间为48年,在获得相关许可证后进入设计与建设阶段。通常包括投标过程以及与风电机组供应商、海事活动承包人、电缆供应商的谈判过程。确定各供应商后,开始具体实施设计。运行与维护阶段的持续时间大约为20年。通常情况,运行期持续2025年。87.2海上风力发电成本及风险7.2.1能源成本7.2.2驱动因素7.2.3海上
4、风电项目存在的风险97.2.1能源成本海上风电的成本可以看做一种能源成本。能源成本是某个项目中产出每兆瓦时电能时需要的有效成本,包括以下两部分:1)资本支出=一次性建设投资成本2)运营支出=日常营运及维护支出10图7-1海上风电项目现金流举例7.2.1能源成本11图7-2两个海上风电场的典型资本支出分类图a)近海岸(距岸边20km)b)远海岸(距岸边100km)7.2.1能源成本127.2.2驱动因素图7-3相比陆上风电项目,海上风电项目的指示性费用明细137.2.3海上风电项目存在的风险海上风电项目有许多风险,主要原因是:海上风电项目技术和组织的复杂性比陆上传统风电场高;海上条件,即风和海浪
5、的不断影响,使得风电机组的设计、建设或任何操作都受到极大的技术挑战;海上风力发电还是相对新兴的行业,仍处于经验积累的阶段,对于一些挑战和困难尚未有成熟有效的解决方案。147.3海上风电场设计7.3.1海上风电场选址7.3.2海上风电场的布局设计157.3.1海上风电场选址表7-3典型海上风电场制约因素167.3.1海上风电场选址表7-3典型海上风电场制约因素177.3.2海上风电场的布局设计图7-4海上风电场布局图a 来源:荷兰爱科菲斯公司(ECOFYS)187.3.2海上风电场的布局设计图7-5海上风电场布局图b 来源:荷兰爱科菲斯公司(ECOFYS)197.3.2海上风电场的布局设计图7-
6、6海上风电场布局图c 来源:荷兰爱科菲斯公司(ECOFYS)207.3.2海上风电场的布局设计图7-7海上风电场布局图d来源:荷兰爱科菲斯公司(ECOFYS)217.4海上风资源评估和发电量预测7.4.1风资源评估7.4.2海上风电发电量预测7.4.3不确定性分析7.4.4中国海上风电建设应考虑的因素227.4.1风资源评估风的流动特性对风能产业非常重要。不同时间尺度下风的变化对风电场的影响不同,必须要考虑的尺度变化有:几秒钟内(涡流为主),几分钟内,日/月/季节/年(自然变化)和几十年至几百年(极端情况)。237.4.2海上风电发电量预测风电场风资源评估方案拟定后,即可计算拟定风电场的产值。
7、在优化过程中,风力发电场的特性(风电机组的数量、类型、轮毂高度和位置)均可能发生改变,对预期收益(或者称为年发电量(Annual Energy Production,AEP)会有较大的影响。本节介绍优化计算的一般方法,该方法同样适用于与海上风电场不同的陆上风电场。确定风气候参数后,年发电量通过以下三步计算得到:(1)理想发电量。(2)总发电量。(3)净发电量。247.4.2海上风电发电量预测图7-8某风电场年发电量计算流程图25(1)理想发电量。理想发电量指的是仅考虑风电机组Pv曲线的发电量。其结果是理论值,不考虑尾流损失等其他损失。因而此结果即是将一个风电场假设为一台风力发电机组。26(2)
8、总发电量。总发电量包括尾流损失,考虑到了风电场不同风电机组的具体机位、风气候特性(风玫瑰图)和风电机组的技术参数(Ct曲线)等参数。海上风电场的尾流损失往往很大(一般为10%20%),是造成海上风电场发电量不确定性的主要因素之一,目前国内外已有大量关于如何改善尾流模型的研究。27(3)净发电量。净发电量指考虑所有损失因素的计算和估计值。因为有些因素不适用于所有情况,所以必须检查每个具体场址各种可能的影响内容。具体包括:不可利用率的损失、电力损失、叶片污染和退化、强制关机、高风速滞后现象、功率曲线修正和损失缩减等。287.4.3不确定性分析不确定性来源于风电场运行数据和建模步骤的偏差。风电场运行
9、数据总存在误差,模型是实际的简化,存在局限性。所以对于海上风电项目,有关项目选址和测量持续时间、测量仪器位置的选取均是考查重点。首先,计算具有不确定性的长期平均风速,单位为m/s。其次得出这种不确定性对输出功率的影响(以MWh/年表示)。然后将从风速到输出功率的所有不确定值累加得到总的不确定度。与陆上风电项目类似,海上风电场的结果通常表示为50%90%置信度下的某个可信区间。297.4.4中国海上风电建设应考虑的因素中国的海上风电场建设应考虑中国海岸线及海上风气候的具体特点。评价海上风气候有以下几个重要的方面:影响风电机组设计的极端和湍流条件,决定项目经济可行性的长期平均风速,对风力发电的经济
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