滨海风电场初步设计报告.doc

检检 索索 号号 风电场一期工程初步设计风电场一期工程初步设计 初步设计说明书初步设计说明书 -i- 目目 录录 第一章第一章 综合说明综合说明5 5 1.1 概述 5 1.2 风力资源 6 1.3 工程地质 6 1.4 项目任务和规模 7 1.5 风电机组的选型和布置 7 1.6 电气 8 1.7 工程消防设计 9 1.8 土建工程 9 1.9 施工组织设计 9 1.10 工程管理 .9 1.11 环境保护和水土保持设计 10 1.12 节能 11 1.13 劳动安全与工业卫生设计 11 1.14 工程设计概算 11 1.15 财务评价 12 1.16 结论 12 1.17 附图、附表及附件 12 第二章第二章 风能资源风能资源1515 2.12.1 概述概述 15 2.22.2 * *市气象站市气象站 .16 2.3 基本测风资料 22 2.4 测风数据处理分析 25 2.5 代表年风资源判定 46 第三章第三章 工程地质工程地质4848 3.13.1 区域地质及场址稳定性区域地质及场址稳定性 .48 -ii- 3.23.2 厂址区岩土工程条件厂址区岩土工程条件 .50 3.33.3 地震效应地震效应 .52 3.43.4 地基评价地基评价 .53 3.53.5 结论与建议结论与建议 .54 第四章第四章 项目任务和规模项目任务和规模5656 4.1 社会、经济情况概述 56 4.2 电力系统现状及发展规划 56 4.3 *风电场某风电场工程工程建设的必要性 .57 4.4 *风电场某风电场工程建设规划 .58 第五章第五章 电气电气5858 5.1 电气一次 .58 5.2 电气二次 .72 5.3 系统继电保护 77 5.4 调度自动化 77 5.5 通信部分 79 5.65.6 集电线路集电线路 .84 第六章第六章 消防消防8787 6.1 工程概况和消防总体设计 .87 6.2 工程消防设计 .88 6.3 施工消防 .88 6.4 易燃易爆仓库消防 .88 第七章第七章 土建工程土建工程8989 7.1 站区场地概述 89 7.2 设计原始资料 90 7.3 主要建筑材料 92 7.4 站区总平面布置与交通运输 93 7.57.5 主要建筑及附属建筑主要建筑及附属建筑 97 7.67.6 建构筑物防腐建构筑物防腐 .100 -iii- 7.77.7 地基处理地基处理 .100 7.87.8 风机基础风机基础 .102 7.97.9 集电线路结构设计集电线路结构设计 .106 7.107.10 风场土建工程量风场土建工程量 106 第八章第八章 施工组织设计施工组织设计108108 8.1 施工条件 108 8.2 施工总布置 110 8.3 施工交通运输 111 9.4 工程征用地永久占地面积 112 8.5 主体工程施工 112 8.6 施工总进度 117 第九章第九章 工程管理设计工程管理设计117117 9.1 工程管理机构 117 9.2 主要管理设施 118 第十章第十章 环境保护和水土保持设计环境保护和水土保持设计118118 10.1 环境保护 .118 10.2 水土保持设计 .121 第十一章第十一章 节能节能122122 11.1 节能工作的重要性和紧迫性 .122 11.2 节能工作的指导思想和目标任务 .122 11.3 风力发电符合节能政策 .123 第十二章第十二章 劳动安全与工业卫生设计劳动安全与工业卫生设计124124 12.1 设计依据、任务与目的 .124 12.2 工程概述与风电场总体布置 .127 12.3 工程安全与卫生因素分析 .127 12.4 劳动安全与工业卫生对策措施 .128 12.5 风电场安全与卫生机构设置、人员配备及管理制度 .130 -iv- 12.6 事故应急救援预案 .132 12.7 劳动安全与工业卫生专项工程量、投资概算和实施计划 .132 12.8 预期效果评价 .133 第十三章第十三章 工程概算工程概算134134 13.1 系统概况 .135 13.2 主要编制原则 .135 第十四章第十四章 财务评价财务评价159159 14.1 经济分析依据 .159 14.2 评价条件 .159 14.3 税金 .159 14.4 电价确定原则 .159 14.5 主要指标分析 .159 14.6 综合经济评价 .160 5 第一章第一章 综合说明综合说明 1.11.1 概述概述 山东省简称鲁，省会济南市，总面积15.78万km2，水域面积约2100km2， 东西相隔700km，西起东经11419，东至东经12243； 南起北纬34 22，北至北纬3823，南北直线距离420km。西部连接内陆，从北向南 分别与河北、河南、安徽、江苏四省接壤；中部高突，泰山是全境最高点； 东部山东半岛伸入黄海，北隔渤海海峡与辽东半岛相对、拱卫京津与渤海湾， 东隔黄海与朝鲜半岛相望，东南则临靠较宽阔的黄海、遥望东海及日本南部 列岛。近年来山东成为中国经济最发达的省份之一。 烟台市地处山东半岛东部，位于北纬36163823，东经119 3412157处，北面渤海，南临黄海。地形除中部为浅山区外，大部 分为丘陵。平原面积约占23%，多分布在临海一带。流域面积在300km2，以 上的河流7条。烟台市全市总面积13746km2，人口638万，海岸线总长 909km。烟台市依山傍海，自然条件得天独厚，物产资源十分丰富。 *市市位于胶东半岛西北部，地理坐标为北纬36593728，东 经1193312018，西与北濒临*市湾，东与东南和招远市、莱西市 接壤，南依大泽山与平度市为邻，西南隔胶莱河与昌邑县相望。现辖16 处 镇、街道，总面积1878km2，人口87万。*市属北温带东亚季风区大陆性气候， 四季分明，光照充足。*市自然资源丰富，堪称藏金埋玉之地，已发现矿产 资源30多种。 某风电场工程（以下简称“某风电场工程”）位于*境内，东经120 01221200554，北纬372507372709之间，海拔 高度为39m，风场规划面积约12km2。地形平坦，微向海域倾斜，并有海积 砂坝微地貌景观，区内有海岸防护林分布。 某风电场工程共分两期建设，总装机容量 96mw，一、二期工程装机容 6 量均为 48mw，安装单机容量为 2000kw 的风电机组 24 台。 *电力工程咨询院有限公司受*风电场有限公司的委托，承担*风电场某 风电场工程一期工程项目初步设计。主要工作内容包括风能资源分析、工程 地质、项目任务和建设规模、风电场风电机组的布置、发电量估算、风电场 电气、土建工程、施工组织设计、工程管理设计、环境影响评价、工程投资 概算和财务评价等。 1.21.2 风力资源风力资源 某风电场工程一期工程位于*市市*镇，*镇位于山东半岛*市湾畔，北濒 渤海，东临招远市，*镇属沿海平原。*市市属暖温带季风大陆性气候，春季 回暖快，多风雨水较少，夏季雨热同季、降水集中，秋季日照充足、多晴好 天气，冬季寒冷，雨雪稀少。 。 10m 高度处盛行风向为 s、次盛行风向为 sse；盛行风能方向为 ne、次 盛行风能方向为 nw；40m 高度处盛行风向为 sse、次盛行风向为 se；盛行 风能方向为 ne、次盛行风能方向为 sse。70m 高度盛行风能方向为 sse、次 盛行风能方向为 se。 风电场主导风向为 sse，次主导风向为 se，主能风向为 sse，次主能防 线为 se，主导风向与主能风向一致，有利于风电机组的排布，风电机组的 有效利用率较高。具备一定的商业开发价值。 1.31.3 工程地质工程地质 本区在大地构造单元上隶属华北地台区之胶辽台隆的胶北断块隆起区。 本区地层属鲁东地层分区，区域地层发育不全，区内出露地层有太古界 胶东群、元古界蓬莱群、中生界侏罗系、白垩系、新生界第三系和第四系。 缺失中元古界、古生界地层。 太古界胶东群遍及胶东半岛，广泛分布于北部沿海丘陵，为一套变质火 山沉积岩、混合岩和混合花岗岩、变质熔岩及岩浆杂岩组成。本区胶东群地 层主要出露蓬夼组、民山组地层，岩性为黑云片岩、黑云变粒岩、斜长角闪 岩、大理岩、黑云斜长片麻岩等。该地层遭受了强烈的区域变质作用，混合 岩化较强。 根据中国地震动参数区划图（gb18306-2001），该区地震动峰值加 速度为 0.10g（相对应的地震基本烈度为 7 度）；地震动反应谱特征周期为 7 0.40s（对应于中硬场地土）。 1.41.4 项目任项目任务和规模务和规模 *一期风电场属国家可再生能源项目，风力发电作为可再生能源资源之 一，除了向电网提供电力能源外，还具有促进我国风电机制造产业发展、保 护环境、旅游、推动当地经济发展等综合效益。某风电场工程建设的主要作 用是向电网提供电力资源，所以，本工程的开发任务以发电为主。 *一期风电场装机规模为 48mw，按国家相关技术规范设计，共安装 24 台单机容量 2000kw 风电机组，场址范围为东经 120*120 *，北纬 3725*3727*之间，海拔高度为 36m，风场规 划面积约 12km2。 场区地形平坦，微向海域倾斜，并有海积砂坝微地貌景观，区内有海岸 防护林分布。本项目规划场区及其周围没有国家级动植物，而且风场场址附 近既没有名胜古迹，也没有宗教场所，远离军事基地。 烟台电网位于山东电网的东部，供电范围为五区七市一县，总供电面积 13745km2。烟台电网最高电压等级为交流 500kv，现已形成以 220kv 为主干 的供电网络，通过 500kv 寿光光州双回、潍坊莱阳、崂山莱阳、 220kv 大兴掖县、古柳莱西、莱阳莱西、莱阳双桥共八回线路与省 网相联，通过 500kv 栖霞昆嵛双回、220kv 桃村车道双回、宁海戚家 共五回线路与威海电网联接。 截至 2009 年底，烟台电网总装机容量 4175.9mw，其中统调公用电厂 3 座：百年电力 990mw、烟台电厂 700mw、蓬莱国电 660mw；地方公用火电厂 17 座，总装机容量 392mw；企业及乡村自备电厂 12 座，总装机容量 1001.1mw；风电场 12 座，装机容量 432.75mw。 1.51.5 风电机组的选型和布置风电机组的选型和布置 综合考虑目前国内外风力发电机组的制造水平、技术成熟程度、实际运 行情况、价格水平和施工机械的吊装能力等因素，针对风电场的具体情况， 选择不同单机容量4种风力发电机组的优选进行发电量、经济技术等指标对 比分析，建议采用2000kw机型，轮毂安装高度80m。 根据本风电场风资源和现场考察的情况进行微观选址，通过 wasp8.2 软 8 件计算分析，考虑空气密度、风机利用率、功率曲线、控制和湍流强度以及 风电场内能量损耗、气候的影响等因素，对风电场上网电量进行修正。经计 算，24 台风电机组年上网电量是为 9102.7 万 kw.h，年单机等效满负荷运行 小时数为 1896 小时，平均容量系数为 0.2165。 1.61.6 电气电气 *一期风电场总体规划装机100mw。本期装机容量为48mw，拟安装24台单 机容量为2000kw 的风力发电机组。根据*风电场*市风电有限公司金城风 电场一期（48mw）工程接入系统设计，*一期风电场接入系统方案为：在* 一期风电场内新建一座220kv升压站变电站，经过一回220kv线路接入蚕庄地 区风电公共升压站220kv变电站，线路长度约18km，采用lgj-400导线。最终 接入系统方式以审查通过的本工程接入系统审查意见为准。 本工程风力发电机组拟采用一机一变单元接线方式，本工程共需安装24 台箱式变电站，其高压侧均采用电缆并联t接至架空线方式。风电场内风力 发电机组-箱式变电站共分为3组，分别连接7台、8台和9台风机，最终接入 风电场场内220kv升压变电站35kv母线侧。 *一期风电场配套建设一座220kv 场内升压变电站，规划安装一台 100000kva 的有载调压变压器，变压器型号为sz10-100000/220，本期上一 台主变。220kv侧主接线采用线路变压器组接线方案，由一回220kv线路送出。 35kv侧主接线采用单母线接线方式。 风电场采用计算机监控，风力发电机组计算机监控系统由风力发电机组 厂家配套提供，专供风力发电机组的自动监视和控制。220kv线路、主变压 器、35kv线路的集中监控和调度部门远方监控“五遥”功能由升压站综合自 动化系统完成。 1.71.7 工程消防设计工程消防设计 风电场消防设计贯彻“预防为主，防消结合”的消防方针，提出“以水 灭火为主，化学灭火为辅及其他方式灭火相结合”的原则，针对工程的具体 9 情况，采用先进合理的防火技术，以保障安全。消除大火隐患，创造良好的 消防环境。 1.81.8 土建工程土建工程 二期工程风电场布置了 24 台 2000kw 的风力发电机。各风机之间的距离 纵横向约 300 米，每台风机旁边设一台箱式变压器，风机之间新建道路直接 或通过乡村公路与 g206 国道相连接。 1.91.9 施工组织设计施工组织设计 施工用水、生活用水、消防用水可考虑在场址附近低洼处打机井，并可 作为升压站运行后的生产、生活用水。也可考虑从附近村庄机井引水，供水 距离 13km。施工用电可以从附近的配电网架引接至工地。 交通条件：水、陆、空交通条件便利。 施工方案：机舱及塔架用 400t 履带吊车吊装，现浇砼工程采用现场机 械搅拌，机械振捣。 施工布置原则： 路通为先，线路跟进的原则 分区划片，合理交叉的原则 质量第一，安全至上的原则 文明施工、创新增效的原则 高效快速、易于拆除的原则 施工承包商通过招标选用有资质的队伍承担，各种作业必须选用有施工 资质及经验的施工队伍承担，必需配备有大型施工机械，普通工可由就地招 用，建筑材料可由就地采购。 1.101.10 工程管理工程管理 *风电场在风电场二期工程建设中将组织参与各分项工程（变电所土建、 变电所电气工程、通信工程、架空线路工程、风力发电机组基础工程等）的 管理工作，有土建、项目管理、财会等各种专业技术人员专门负责整个工程 的管理工作。另外，在现场将常驻现场人员负责处理日常运行、维护和故障 排除工作。 风场工程管理内容主要包括生产指挥系统管理、安全管理、人员培训管 10 理，技术管理，备品备件及工具的管理。生产指挥管理是风电场运行管理的 重要环节，主要以场长负责制和总工程师负责制为领导的技术负责制的组织 措施，具有“小而全，少而精”的管理。安全管理坚持以“安全生产，预防 为主”的方针，建立健全安全监察机构，并严格按照 dl7962001风力发 电安全规程的标准执行。人员培训管理实行进场实习培训和岗前实习培训。 生产、生活供水设施主要包括员工的日常生活用水设施，基本无生产用 水，可由附近村庄的自来水解决。 工程管理区绿化规划：每台风力发电机组和集控室周围将根据环境，种 植花草和松树覆盖荒地表面，以恢复建设前植被。 本风电场机构设置和人员编制推荐如下方案：全厂定员标准 12 人。其 中管理人员 4 人，主要负责风电场和变电站的管理工作；其他人员 8 人，主 要负责风力发电机组巡视、日常维护和值班等。 1.111.11 环境保护和水土保持设计环境保护和水土保持设计 风力发电是清洁、无污染的可再生能源，其生产过程是利用自然风能转 化为机械能，再将机械能转化为电能的过程，不会损害和污染环境。风力发 电机组安装在开阔地带，全部为未利用的荒地，同时每台风电机组基础仅占 用较小的面积，不会对当地的生态环境有所影响。 本期风电场推荐选用的单机容量最大为 2000kw 风力发电机组，该机组 噪声声级多在 96104db（a），根据噪声声级随距离的加大而衰减的特性， 单台风力发电机组应远离居住区 200m，噪声声级已衰减到国家标准 （45db）以内，本风电场场区 500m 范围内，并无居住区，故机组运行噪声 及施工噪声对周围环境基本无影响。 预计建成投产后每年可为电网提供清洁电量，本项目的建设对于保护环 境、减少大气污染具有积极的作用，并有明显的节能和社会效益，成为地方 经济又一个新的增长点。 该项目投入营运后，不产生废水，生活污水产生量很小，对水环境影响 很小。 1.121.12 节能节能 11 *风电场某风电场工程工程建成后，全年总供电量（上网）达 9102 万 kwh，与同容量燃煤发电厂相比，每年可节约标煤 3.12 万吨，减少二氧化硫 排放量 523.94 吨，一氧化碳约为 7.11 吨，氮氧化物为 785.95 吨；减少排 放二氧化碳（温室效应性气体）为 7.2 万吨，减少粉尘排放量 65.45 吨。 1.131.13 劳动安全与工业卫生设计劳动安全与工业卫生设计 为积极开展各项预防性的工作防止安全事故发生，依照 dl7962001风力发电安全规程的标准，建立劳动安全生产管理制度。 在施工过程中，建立安全责任制、进行安全教育与培训、实施安全检查 以及实施施工作业标准化。施工期间，风力发电机组开始安装前，施工单位 应向建设单位提交安全措施、组织措施、技术措施，经审查批准后方可开始 施工。安装现场成立安全监察机构，并设安全监督员。 风电场施工及建设期间建立安全生产监督制度，坚持以“安全生产，预 防为主”的方针，主要包括建立和健全安全生产检查制度、安全生产通报制 度、领导定期检查制度、重点隐患和危险源监控制度、安全教育培训监督制 度等方面。 风电场在建成投产后，主要预防灾害为自然灾害和工业灾害，包括防火 防爆、防触电、防静电和机械伤害等事故。本工程设计中各个专业均遵循国 家有关安全生产的规定，对可能采取的事故拟定了预防性措施，在自然灾害 事故发生时可以将损失降到最低，并对工业灾害进行有效预防，最大限度保 证工作人员和财产安全。 1.141.14 工程设计概算工程设计概算 本工程主要经济指标如下： 工程静态投资： 42896 万元； 单位千瓦静态投资： 8937 元； 工程总投资： 46076 万元； 单位千瓦总投资： 9599 元。 1.151.15 财务评价财务评价 财务评价是在国家现行财税制度和价格体系的基础上，对项目进行财务 效益分析，考察项目的盈利能力、清偿能力等财务状况，以判断其在财务上 12 的可行性。 本项目预计累计发电等效满负荷小时数的上网电价为 0.5773 元 /kwh（含税） ，全部投资财务内部收益率 6.41%，资本金内部收益率 8%。 本工程具有较好的偿债能力和一定的盈利能力，财务指标可行。 1.161.16 结论结论 通过对*风电场某风电场工程一期工程的初步设计研究工作，对风电场 进行风能资源分析，合理地布置风电机组，经过论证、比较，优选了风电场 主接线方案，并从施工角度推荐了工程早见成效的施工方法。经过工程概算 和财务分析，测算并评价了该工程可能取得的经济效益。 研究结果表明：兴建本工程在技术上是可行的，经济上是合理的。 1.11.17 7 附图、附表及附件附图、附表及附件 1）*风电场某风电场工程风电项目工程位置图： 2）风电场工程特性表 表 1.17-1 风电场工程特性表 名名 称称 单单 位（或型号）位（或型号） 数量数量备注备注 海拔高度 m3-6 经度（东经）东经1 纬度（北纬）北纬 之间 见附图 年平均风速（轮毂高度） m/s6.47 风功率密度（轮毂高度） w/m2315.7 风 电 场 场 址 盛 行 风 向 sse 台数 24 额定功率 kw2000 叶片数 3 风轮直径 m82.6 风轮扫掠面积 m25356 切入风速 m/s3 额定风速 m/s12 主 要 设 备 风 电 场 主 要 机 电 设 备 风 电 机 组 切出风速 m/s25 13 名名 称称 单单 位（或型号）位（或型号） 数量数量备注备注 轮毂高度 m80 风轮转速 rpm 7.519 额定电压 v660 主要 机电 设备 箱式变电站 油浸式三相双卷自 冷式升压变压器， 型号为s11- 2150/35 24 主变 压器 型号sz10-100000/220 1 出线回路数回 1 升 压 变 电 站 出线 回路 数及 电压 等级 电压等级 kv220 台数台 24 型式 混凝土浅基础/ 桩基 风电机组基 础 地基特性 中软场地土 台数台 24 土 建 箱式变电站 基础型式 混凝土浅基 础 土石方开挖 m3 32847.84 混凝土 m3 12654.60 风电机组设备基础钢筋 t1609.0 新建公路 km15.5 改建公路 km/ 总工期月 12 施 工 工 程 数 量 施工 期限 机组发电 / 工程总投资万元 45186 单位千瓦静态投资元 8937 概 算 指 标单位千瓦总投资元 9599 机电设备及安装工程万元 33058 14 名名 称称 单单 位（或型号）位（或型号） 数量数量备注备注 建筑工程万元 4887 其它费用万元 3816 基本预备费万元 1135 建设期利息万元 847 装机容量 mw 48 年上网电量万度 9101 年等效满负荷小时数小时 1896 平均上网电价（不含增值税） 元/kwh 0.4934 平均上网电价（含增值税）元/kwh 0.5773 资本金利润率 % 11.78 项目投资财务内部收益率 % 6.41 项目投资财务净现值万元 33.38 资本金财务内部收益率 % 8 资本金财务净现值万元 0 投资回收期年 11.78 资产负债率 % 80.14 经 济 指 标 15 第二章第二章 风能资源风能资源 2.12.1 概述概述 *市市位于山东半岛西北部，西临渤海*市湾，地理坐标为东经 120 05441200905，北纬 372625372726之间。*市市西 与北濒临*市湾，东与东南和招远市、莱西市接壤，南依大泽山与平度市为 邻，西南隔胶莱河与昌邑县相望，总面积 1878km2 ， 拥有 108km 长的海岸 线。*市市属暖温带季风大陆性气候，春季回暖快，多风雨水较少，夏季雨 热同季、降水集中，秋季日照充足、多晴好天气，冬季寒冷，雨雪稀少。某 风电场工程一期工程位于*市市*镇，*镇位于山东半岛*市湾畔，北濒渤海， 东临招远市，*镇属沿海平原，地理位置处于 e12006，n3725，年 平均气温为 12.4，日照小时数为 2669h。某风电场工程一期工程拟选场址 北濒临*市湾， 表现出一定的程度的海洋气候特征。 本章内容根据以下国家或部委标准进行编写： 1)风电场风能资源评估方法（gb/t 18710-2002） 2)风电场风能资源测量和评估技术规定（发改委【2003】1403 号） 3)风电场风能资源测量方法（gb/t 18709-2002） 2.22.2 * *市气象站市气象站 .1 基本情况基本情况 *市气象站位于*市市城东北望海楼（乡村） ，地理坐标为 n37 11，e11956，海拔高度为 48.4m，于 1959 年 1 月 1 日建站。气象站 距*一期风电场场内测风塔距离约 30km。测风仪器 2002 年 4 月 1 日由 el 型 测风仪器更换为 en 型测风仪器，2004 年由 en 型测风仪器更换为单翼、风 杯 ec9-1 型测风仪器，风速感应器距地面高度由 10.0m 变为 10.5m，并于 2004 年开始进行人工站与自动站的同期对比观测。图 2-1、图 2-2 为*市气 16 象站照片。 根据气象站的资料，该站多年平均气温为 13.1，多年极端最高气温为 40.1， 极端最低气温为-16.7，多年平均气压为 1011.5hpa，年平均雷 暴日数为 21 天。*市气象站基本气象参数值见表 2-1 。 表表 2-12-1 * *市气象站气象参数值统计表（近市气象站气象参数值统计表（近 3030 年）年） 多年平均（） 13.1 多年极端最高 40.1 气温 多年极端最低 -16.7 多年平均气压（hpa） 1011.5 气压 多年平均水气压（hpa） 11.9 湿度多年平均相对湿度（%） 63 年最大积雪深度（cm） 20 极端最大冻土深度（cm） 68 年雷暴日数天 21 大风日数天 0.9 冰雹日数天 0.5 其它 结冰日数天 100 图图 2-12-1 * *市市气象站市市气象站 17 图图 2-22-2 * *市市气象站测风仪器图市市气象站测风仪器图 .2 气象站风向玫瑰图气象站风向玫瑰图 根据*市气象站提供的风向数据进行列表作图。 表表 2-22-2 * *市气象站近市气象站近 3030 年风向玫瑰数据表（年风向玫瑰数据表（% %） 方位 nnneneeneeesesesse 百分 比 47443567 方位 ssswswwswwwnwnwnnw 百分 比 1413222554 0 5 10 15 n nne ne ene e ese se sse s ssw sw wsw w wnw nw nnw 图图 2-32-3 * *市气象站近市气象站近 3030 年风向玫瑰图年风向玫瑰图 由表 2-2 、图 2-3 可知， *市地区多年平均盛行风向为 s，所占比例约 18 为 14%，次盛行风能方向为 ssw，所占比例约为 13% 。 .3 多年年平均风速多年年平均风速 *市气象站近 30 年年平均风速年际变化见表 2-3，气象站近 30 年平均 风速年际变化见图 2-4 。 表表 2-32-3 * *市气象站近市气象站近 3030 年年平均风速年年平均风速(m/s)(m/s) 年份年平均风速年份年平均风速年份年平均风速 19793.519893.219992.1 19803.219903.120001.9 19813.619913.020012.0 19823.519922.820022.4 19833.419932.620032.4 19843.419942.52004 自动站：2.1人工站：2.3 19853.419952.52005 自动站：2.2人工站：2.6 19863.419962.22006 自动站：2.1人工站：2.5 19873.819972.12007 自动站：2.1人工站：2.3 19883.319982.12008 自动站：2.1人工站：2.3 0 1 2 3 4 1979198219851988199119941997200020032006 年份 平均风速(m/s) 图图 2-42-4 * *市气象站近市气象站近 3030 年年平均风速直方图年年平均风速直方图 *市气象站近 30 年年平均风速为 2.8m/s，近 20 年年平均风速为 2.4m/s，近 10 年年平均风速为 2.3m/s，近 5 年年平均风速为 2.4m/s 。 19 y = 2.5x - 2.9 r2 = 0.625 2.25 2.3 2.35 2.4 2.45 2.5 2.55 2.6 2.65 2.02.22 自动站年平均风速(m/s) 人工站年平均风速(m/s) 图图 2-52-5 * *市气象站人工站与自动站数据相关性分析图市气象站人工站与自动站数据相关性分析图 表表 2-42-4 人工站与自动站对比观测情况表人工站与自动站对比观测情况表(m/s)(m/s) 年份 自动站观测数据(m/s)人工站观测数据(m/s) 20042.12.3 20052.22.6 20062.12.5 20072.12.3 20082.12.3 对人工站与自动站对比观测数据进行相关性分析，得出相关方程如图 2- 5 所示， 根据相关方程对现场同期记录（2008 年 11 月 1 日2009 年 10 月 31 日）的气象站年平均风速订正后为 2.4m/s，比近 30 年年平均风速低 0.4，与近 20 年年平均风速一致, 与近 10 年年平均风速接近，与近 5 年 年平均风速一致。 .4 累年月平均风速累年月平均风速 由表 2-5 和图 2-6 可知，*市气象站近 30 年大风月为 35 月，小风月 为 710 月。 表表 2-52-5 * *市气象站近市气象站近 3030 年月平均风速年月平均风速(m/s)(m/s) 月份 123456789101112 风速 20 0 1 2 3 4 5 123456789101112月份 多年月平均风速(m/s) 图图 2-62-6 * *市气象站近市气象站近 3030 年月平均风速直方图年月平均风速直方图 .5 台风台风 *市地区受台风影响很小，一般是在 7、8 月会受到台风外围的影响；根 据*市气象局记录，*市湾从 1972 年至今受台风影响的记录见表 2-6，最大 平均风速发生在 1972 年 7 月 26 日27 日，为 15.7m/s 。*市气象站台风记 录（1972 年至今）见表 2-6. 表表 2-62-6 * *市气象站台风记录（市气象站台风记录（19721972 年至今）年至今） 年份时间最大风速(m/s) 1972 7 月 26 日27 日 15.7 1985 8 月 19 12.3 1987 7 月 29 13.0 1992 8 月 31 日9 月 2 日 9.7 1994 8 月 15 日16 日 9.0 1997 8 月 18 日20 日 10.0 2001 8 月 1 日2 日 7.0 2002 7 月 5 日 14.0 2005 8 月 7 日9 日 12.6 .6 海洋水文特性海洋水文特性 *市湾是渤海三大海湾之一，位于渤海南部，山东半岛北部。西起黄河口， 21 东至龙口的屺角。*市湾海岸线长 319km，总面积 9530km2，有黄河、小清河、 潍河等注入。海底地形单调平缓，水深大部分在 10m 以内，海湾西部最深处 达 18m。平均潮差（龙口）0.9m，最大可能潮差 2.2m，多沙土浅滩。 1、海洋水文特征值 风电场规划区域平均高潮位约 53cm，平均低潮位-48cm，50 年一遇高水 位 257 cm，50 年一遇低水位-244cm。近岸海域波浪特征为：常浪向 nne， 年出现频率 14；强浪向 nne，次浪向 nw；主浪向为 n 向和 nw 向；波型以 风浪占绝对优势，年出现频率 89。 2、风暴潮 历史上*市市沿海地区一般海潮 45 年发生一次，特大海潮每 2030 年发生一次。根据资料记载，海潮可分为两类，一类是纯属海潮的影响，最 高潮位在 11.4m，另一类是大海潮，一般发生在春秋两季，春季多发生在 农历的三月初三、四月初四左右，秋季发生在农历七月十七日和九月初九日 左右。 大海潮主要受大风的影响，风向是决定大海潮的主要因素，一般刮大东 南风后，又转向东北风，最容易形成大海潮，秋季的大海潮海和暴雨有关， 当洪水和大潮相遇形成顶托时，滨海一带就是汪洋一片，土地盐渍化、庄稼 无收。据*市市水利志记载，历史上几次潮灾，其中 1938 年和 1949 年 最高潮位达到 4.1m 左右，1907 年大海潮时，遭遇洪水，洪水暴涨又受海潮 顶托，造成土山镇以北一带尽成泽国。建国后，1952 年、1969 年、1972 年发生过三次大海潮，最大潮位达 3.5m。风电场风力发电机组高程建议考 虑最大潮位值。 2.32.3 基本测风资料基本测风资料 .1 基本测风资料及选取基本测风资料及选取 为了有效地掌握金城风电场工程风资源状况，现已获得一个场内 70m 测 风塔的测风数据，该 70m 测风塔在 10m、40m、70m 高度处分别安装风速传 感器一个，在 10m 和 40m 高度处分别安装风向传感器一个，测风设备为美 国 nrg 型记录仪。测风塔所在地海拔、地理坐标等具体情况见表 2-7，测风 塔位置示意图见图 2-7，测风塔及周围地形见图 2-8，测风塔照片见图 2- 22 9。 表表 2-72-7 * *一期风电场测风塔资料一览表一期风电场测风塔资料一览表 序号经纬度海拔(m)各层测风仪器 10m 风速仪、风向 标 40m 风速仪、风向 标 70m 测风塔 e 1203.355 n 37 26.206 4 70m 风速仪 图图 2-72-7 * *一期风电场测风塔位置示意图一期风电场测风塔位置示意图 图图 2-82-8 测风塔及周围地形俯视图测风塔及周围地形俯视图 图图 2-92-9 * *风电场测风塔照片风电场测风塔照片 70m 测风塔位于风电场一期工程场内中间位置，场区地形平坦，无较大 起伏，初步判断该测风塔测风数据能够代表*一期风电场的风资源状况，测 风塔距二期工程中心位置约有 7km，代表性稍差，在没有其他资料的情况下， 可以代表二期风场的风资源状况。 现场 70m 测风塔从 2008 年 1 月开始测风，现获取到该测风塔 2008 年 11 月 1 日2009 年 10 月 31 日逐小时风速、风向实测风资料，以此作为* 一期风电场风能资源评估计算的参考依据。 .2 空气密度空气密度 由空气密度的计算公式可知温度、水汽压、气压共同决定了空气密度的 大小，空气密度计算公式 2-1 如下： 公式 2-1 1 276 0.378 (1 0.00366 ) 1000 pe t . 根据*市气象站的实时观测数据，并按照公式 2-1 计算，推算出*市的 空气密度 为 1.226kg/m3，接近标准空气密度 1.225 kg/m3。 2.42.4 测风数据处理分析测风数据处理分析 数据检验是检查风电场测风获得的原始数据，对其完整性和合理性进行 判断，检验出不合理的数据和缺测的数据，经过相关处理，整理出至少一年 23 完整的风电场逐小时有效测风数据。按照国家标准风电场风能资源评估方 法(gb/t18710-2002) 中推荐的参考值及国家发展和改革委员会发改能源 20031403 号风电场风能资源测量和评估技术规定 ，对缺测和不合理数 据进行相应处理。 .1 完整性检验完整性检验 *一期风电场的测风塔数据包括 10m 、40m 、70m 的风速、风向记录数 据， 现场 70m 测风塔从 2008 年 1 月开始测风，现以获得现场 70m 测风塔 2008 年 11 月 1 日2009 年 10 月 31 日逐小时风速、风向实测风资料， 该时段应测数据为 8760 个，缺测数据 49 个，缺测数据情况如表 2-8。 表表 2-82-8 缺测数据情况表缺测数据情况表 序号缺测时段缺测个数 1 2008.11.27 0：00 1 2 2009.7.6 0：0023：00 24 3 2009.10.13 0：0023：00 24 .2 合理性检验合理性检验 对参数的合理范围、变化趋势、相关性进行检验，合理性参考值见表 2-9 。 表表 2-92-9 主要参数的合理参考值主要参数的合理参考值 分析项目主要参数合理范围 平均风速0小时平均值40m/s 风向0小时平均值360 参数的 合理 范围海平面气压94kpa小时平均值106kpa 50m/30m 高度小时平均风速差值2.0m/s 50m/10m 高度小时平均风速差值4.0m/s 参数的 合理 相关性50m/30m 高度风向差值22.5 1 小时平均风速变化6.0m/s 1 小时平均温度变化5.0 参数的 合理 变化趋势3 小时平均气压变化1kpa 通过对*一期风电场 70m 测风塔 2008 年 11 月 1 日 0：002009 年 10 24 月 31 日 23：00 逐小时风速、风向实测资料进行合理性检验，40m/10m 高 度小时平均风速差值按3.0m/s 进行判别，超出合理相关范围的比例为 1.7%，70m/40m 高度小时平均风速差值按3.0m/s 进行判别，超出合理相 关范围的比例为 0.1% ，经检验后挑出符合实际情况的有效数据，回归原始 数据组。 对*一期风电场 70m 测风塔测风数据进行完整性、合理性检验，经统计 计算，各层数据参数的合理范围、合理相关性和参数的合理变化趋势均为 100%，具体见表 2-10 。 表表 2-102-10 * *一期风电场一期风电场 70m70m 测风数据实际情况测风数据实际情况 高度70m 风速40m 风速10m 风速40m 风向10m 风向 理论数据（个）87608760876087608760 实际数据（个）87118711871187118711 无效数据（个）00000 资料完整率99.40%99.40%99.40%99.40%99.40% 有效数据完整率99.40%99.40%99.40%99.40%99.40% 根据风电场风能资源评估方法(gb/t18710-2002)对测风数据合理性、 完整率的要求，需整理出70m测风塔2008 年11 月1 日2009 年10 月31 日 完整一年的逐小时风速、风向8760个数据，并以此作为发电量计算、风能资 源作图的依据。 .3 缺测数据的处理缺测数据的处理 为了满足风电场风能资源评估方法(gb/t18710-2002)对测风数据合 理性、完整率的要求，本报告通过*市气象站同期测风数据及*一期风电场现 场测风塔各层高度之间的相关性分析，对测风塔的测风数据进行插补整理出 70m 测风塔2008 年11月1日2009 年10 月31日的8760个数据进行分析。插 补方法如下： 1)利用*市气象站同期风向插补测风塔各高度层的缺测风向； 2)通过*市气象站同期风速（2008 年11 月1 日2009 年10 月31 日） 与测风塔10m风速之间的16个扇区的相关性分析，插补测风塔10m高度的缺测 风速。*市气象站同期风速与测风塔10m风速之间的相关方程、相关系数见表 2-11。 25 表表 2-112-11 测风塔测风塔 10m10m 风速与气象站风速与气象站 10m10m 风速的相关方程及相关系数风速的相关方程及相关系数 扇区相关方程 r2 相关系数 r ny = 1.782x + 2.10110.88940.94 nney = 2.3133x + 2.1150.88480.94 ney = 2.9582x +0.36690.97590.99 eney = 2.6349x 0.03240.79880.89 ey = 1.053x + 1.82060.6560.81 esey = 1.5036x + 1.52350.88220.94 sey =0.8939x +2.73270.7990.89 ssey = 0.9913x + 2.29310.70760.84 sy = 0.7354x + 2.59780.82870.94 sswy = 0.7911x + 2.16190.84080.92 swy = 0.7293x + 2.29660.69670.83 wswy = 1.4042x + 1.19110.89510.95 wy = 1.2113x + 2.02480.77260.88 wnwy = 1.7934x +2.1610.86730.93 nwy = 2.6443x 0.38740.9460.97 nnwy =1.9858x +1.07320.96170.98 *市气象站同期风速与测风塔10m风速之间16 个扇区的相关系数均大于 基准参考值0.8，说明相关性较好，可以利用气象站数据对测风塔10m 高度 的缺测数据进行插补。 3)通过测风塔10m 高度风速与40m 、70m 高度风速之间的相关性分析， 插补测风塔40m 、70m 高度的缺测风速； 利用*一期风电场现场测风塔40m 和10m 的同期数据进行相关分析，得 到相关方程式y = 0.9879x + 0.9456，r2 = 0.8953，r=0.95 ，相关性较好， 见图2-10，从而可以利用测风塔10m 高度风速插补40m 高度的缺测数据。 26 图图 2-102-10 * *一期风电场测风塔一期风电场测风塔 10m10m 与与 40m40m 风速相关风速相关 利用*一期风电场现场测风塔10m和70m的同期数据进行相关分析，得到 相关方程式y = 0.9974x + 1.5694，r2 = 0.7742，r=0.88，相关性较好， 见图2-11。从而可以利用测风塔10m高度风速插补70m高度的缺测数据。 图图 2-112-11 * *一期风电场测风塔一期风电场测风塔 10m10m 与与 70m70m 风速相关风速相关 对风电场现场测风塔的测风数据进行插补后，整理出完整一年（2008 年11 月1日2009 年10 月31 日）的风电场逐小时测风数据，得到各层高 度的年平均风速见表2-12。 27 表表 2-122-12 * *一期风电场一期风电场 70m70m 测风塔风能资源参数测风塔风能资源参数 测风塔高 10m40m70m 风速(m/s) 4.815.706.36 .4 数据订正数据订正 *市气象站有30年的气象资料，资料完整连续，可作为风电场测风资料 处理的参考依据。由2.2.3可知，现场同期记录（2008年11月1日2009年10 月31日）的气象站年平均风速订正后为2.4m/s，比近30年年平均风速低 0.4，与近20年年平均风速一致，与近10年年平均风速接近，与近5年年平均 风速一致。这是由于90年代开始气象站周围建筑物逐渐增多，导致气象站测 风数据的降低。因此认为该测风年份的测风数据能够反映风电场长期平均水 平，判定该测风年份为水平年。 .5 威布尔威布尔(weibull)(weibull)分布分布 威布尔(weibull)分布是用于描述风速分布的概率函数。可应用两个参 数建立风速分布的概率模型。威布尔(weibull)分布在了解风的变化规律和 风能资源评估中得到了广泛的应用，而且对风电场的开发、风力发电机组的 设计等都十分重要。 利用weibull分布描述风速分布通常要计算形状参数和尺度参数。 风速的weibull分布概率密度函数表达为： 1 ( )( / )( / )exp ( / ) kk f vk c c vv c （2-2） 以平均风速和标准差估算weibull形状参数k 和尺度参数c。 其中：形状参数，是一个无量纲量。 1.086 ()k 尺度参数，单位为