山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告

工程咨询单位资格证书：工咨甲1033101002山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告（修改版）北京计鹏信息咨询二○○五年十一月北京PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint目录第1章综合说明................................................11.1概述.........................................................................................................11.2风力资源.................................................................................................51.3工程地质.................................................................................................51.4项目任务与规模......................................................................................51.5风电场场址选择......................................................................................61.6风力发电机组选型和布置......................................................................61.7电气.........................................................................................................61.8工程消防设计..........................................................................................71.9土建工程.................................................................................................71.10施工组织设计..........................................................................................71.11工程管理设计..........................................................................................81.12环境保护和水土保持设计......................................................................81.13劳动安全与工业卫生设计......................................................................91.14项目投资估算..........................................................................................91.15财务评价.................................................................................................91.16风电场工程建设项目招标....................................................................101.17结论和建议............................................................................................10第2章风力资源...............................................142.1莱州气象站............................................................................................142.2基本测风资料及选取............................................................................182.3测风数据处理分析................................................................................192.4风切变指数............................................................................................312.5有效风速小时数....................................................................................312.6风资源判定............................................................................................32第3章工程地质...............................................343.1区域地质及地震概述............................................................................34PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint3.2场址工程地质条件................................................................................343.3结论和建议............................................................................................35第4章项目任务与规模..........................................364.1社会、经济情况概述............................................................................364.2电力系统现状及发展规划....................................................................374.3风电场建设规划....................................................................................38第5章风电场场址选择..........................................39第6章风力发电机组选型和布置..................................406.1中国风力发电机组装机现状.................................................................406.2我国风力发电机组的发展趋势.............................................................416.3国产化方案............................................................................................416.4风力发电机组选型................................................................................416.5风力发电机组布置................................................................................456.6风电场上网电量计算............................................................................50第7章电气...................................................527.1电气一次...............................................................................................527.2电气二次...............................................................................................59第8章工程消防设计............................................638.1工程消防概况和消防总体设计.............................................................638.2工程消防设计........................................................................................648.3施工消防...............................................................................................68第9章土建工程...............................................709.1风电场场区工程地质条件....................................................................709.2风力发电机组基础................................................................................709.3箱式变电站基础....................................................................................719.4场内110kV升压变电站及综合控制楼.................................................719.5道路.......................................................................................................71第10章施工组织设计............................................7210.1施工条件...............................................................................................72PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint10.2施工交通运输........................................................................................7210.3工程用地面积........................................................................................7210.4主体工程施工........................................................................................7410.5施工总布置............................................................................................7610.6施工总进度............................................................................................77第11章工程管理设计............................................8111.1工程管理机构........................................................................................8111.2主要管理设施........................................................................................82第12章环境保护和水土保持设计..................................8412.1环境保护...............................................................................................8412.2水土保持设计........................................................................................86第13章劳动安全与工业卫生设计..................................8813.1设计依据、任务与目的........................................................................8813.2工程概述与风电场总体布置.................................................................9013.3工程安全与卫生因素分析....................................................................9113.4劳动安全和工业卫生对策....................................................................9113.5风电场安全卫生机构设置、人员配备及管理制度..............................9313.6事故应急救援预案................................................................................9513.7预期效果评价........................................................................................99第14章项目投资估算...........................................10014.1编制说明.............................................................................................10014.2工程估算表..........................................................................................102第15章财务评价..............................................10315.1概述.....................................................................................................10315.2财务评价.............................................................................................10315.3敏感性分析..........................................................................................10815.4财务评价结论......................................................................................109第16章风电场工程建设项目招标.................................11016.1招标范围.............................................................................................110PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint16.2标段划分及招标顺序..........................................................................11016.3招标组织形式和招标方式..................................................................110第17章结论建议..............................................11117.1结论.....................................................................................................11117.2建议.....................................................................................................111附表、附图及附件...............................................112附表112附图112附件113PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告第1章综合说明1.1概述1.1.1地理位置山东省位于中国东北部沿海，被渤海与黄海环绕，分别与河北省、河南省、安徽省以及江苏省交界。莱州市位于胶东半岛西北部，西北濒临莱州湾,东及东南部和招远市、莱西市接壤，南与大泽山与平度市为邻，西南隔胶莱河与昌邑县相望，水、陆交通条件便利。拟建风电场场区位于莱州市叼龙嘴，叼龙嘴场址位于莱州市莱州港区西南侧，南距莱州市中心22km，东距莱州港区7km，场址北靠大海，东西两侧为海边滩涂地，南面为仓上村，东距三城公路约2km。场地平坦开阔，地势大致北高南低，地面高程为2～7m，地貌成因类型为海积冲积平原，地貌类型为滨海低地。拟建风电场具体位置见下图1-1。北京计鹏信息咨询编写1PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告叼龙嘴位置图1-1地理位置示意图2北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告1.1.2项目法人介绍与工程任务项目法人概况本工程的项目业主为山东鲁能莱州风力发电（暂定名称，以下简称“莱州风力发电公司”），基本情况如下。公司经营范围为风力发电及上网销售。莱州风力发电公?臼蔷蕉±持菔泄ど绦姓芾砭峙忌枇⒌囊患夜煞萦邢薰荆怯缮蕉衬芊⒄辜庞邢薰竞蜕蕉持菔械缫倒就蹲首槌傻墓煞葜破笠怠９咀⒉嶙时疚?972.72万元人民币。投资双方均以现金方式分期注入，其中：山东鲁能发展集团出资5383.63万元人民币，占公司注册资本金的60%；山东莱州市电业公司出资3589.09万元人民币，占公司注册资本金的40%。莱州风力发电公司设立股东会和董事会。股东会由全体股东组成，是公司的权力机构。董事会由5名董事组成，山东鲁能发展集团委派3名，山东莱州市电业公司委派2名。董事会设董事长、副董事长各1名，董事长为公司法定代表人。公司实行董事会领导下的总经理负责制，设总经理1名，副总经理2名，财务负责人1名，以上人员由董事会聘任或解聘。投资方介绍山东电力集团公司所属企业之一。公司的前身山东鲁能集团最早成立于1988年。目前，公司注册资本12.6亿元，拥有资产37亿元，99年总收入和利税分别超过20亿元和2亿元。公司连续保持着全国、山东电力系统双文明单位、先进企业荣誉称号。在所属发电、工业实业、商贸餐饮、信息咨询等各产业领域均取得了令人欣喜的成就，是山东电力集团公司展示集团化发展成就的窗口。电力生产是鲁能发展集团的主导产业，现经营管理13座电厂，装机容量408万千瓦。目前正在进行9个电力项目的前期开发，容量约1000万千瓦。莱州市电业公司是以趸售供电为主的国有大型企业，现有在岗职工717人，其中主业383人，多产企业334人。主业拥有固定资产5.55亿元，注册资金5625万元。2004年主业实现销售收入6.47亿元,利润1548万元,完成供电量13.33亿kW·h。最高日供电负荷220MW，最高日供电量407万kW·h。公司在抓好电网建设管理的同时，加快多产企业发展步伐。目前多种产业经营领域涉及电气工程设3北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告计、试验、安装；铁塔生产、镀锌、组装；电子电器、橡胶、建筑、冶金、宾馆餐饮等行业。2004年多种经营实现销售收入达1.6亿元，利润1595万元，居烟台各县供电企业前列。工程任务应山东鲁能发展集团（胶东风电项目筹建处）委托，北京计鹏信息咨询承担了《山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告》的编制工作。报告的编制按照原国家电力工业部颁发的DL/T5067-1996《风力发电场项目可行性研究报告编制规程》以及其他有关文件的要求进行的。报告内容包括综合说明、风力资源、工程地质、项目任务与规模、风电场场址选择、风力发电机组选型和布置、电气、工程消防设计、土建工程、施工组织设计、工程管理设计、环境保护和水土保持设计、劳动安全与工业卫生设计、项目投资估算、财务评价、风电场工程建设项目招标和结论建议等工作。1.1.3兴建缘由首先，发展风力发电是社会发展的需要。这一观点现已成为人们的共识，我国政府已经明确提出要“积极发展风能、太阳能、地热等新能源和可再生能源”。2005年2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过的《中华人民共和国可再生能源法》中明确指出，国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域，通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施，推动可再生能源市场的建立和发展。国家鼓励和支持可再生能源并网发电，电网企业应当与依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量，并为可再生能源发电提供上网服务。其次，可以充分利用当地风资源。该地区属于暖温带季风大陆性气候，主导风向明显，根据当地现场测风数据资料，该地区10m高年平均风速达到3.9m/s，风能资源比较丰富。此外，兴建风电场还可以调整电源结构、优化资源配置。发展新能源对于保护环境、改善能源结构、保证社会健康发展等有着重要的战略意义。4北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告1.2风力资源莱州位于胶东半岛的北部，属暖温带季风大陆性气候，拟选场址北濒莱州湾及渤海湾，表现出一定程度的海洋气候特征。多年平均气温为12.9℃，自气象站建站以来，多年极端最高气温为38.5℃，极端最低气温为-16.1℃，月平均最高气温为30.6℃，月平均最低气温为-5.5℃，累年平均气压为1011.4hPa，年日照小时数为2664.8h。该风电场主导风向为南南西~南风，主风能方向也为南南西~南风。主导风向和主?缒芊较蛎飨浴⒁恢拢宜急壤洗螅欣诜缌Ψ⒌缁榈呐挪肌?测风资料经过数据检验和订正后，风电场10m高年平均风速为4.96m/s，风功率密度为129.6W/m2；40m高年平均风速为6.7m/s，风功率密度为321.7W/m2；70m高年平均风速为7.4m/s，风功率密度为447.2W/m2。根据《风电场风能资源评估方法》风功率密度等级表中参考值判定，该风电场风能资源等级达到三级标准，可用于并网型风力发电，具有较好的开发前景。1.3工程地质莱州市位于胶东地盾胶北隆起带西侧，濒临莱州湾。在区域构造上，隶属新华夏系第二隆起带，位于沂沭断裂带的东侧。场地内无活动断裂通过，在场地附近西南约0.6km和东南0.4km分别有北西向大武官——崔家断裂和北东向三山岛——仓上断裂，前者为解译断裂，后者为地质推测断裂，均非活动断裂。场址区构造较稳定，基岩埋深较浅，地层条件较好，适合建设风电场。据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），场区的地震动峰值加速度为0.15g，相应的地震烈度为Ⅶ度。1.4项目任务与规模莱州市风电场一期工程的建设有利于促进山东电网的电源结构，优化资源的合理配置，可以对莱州市局部气候环境的改善起到一定的促进作用，同时还可以与周边海滨旅游开发区结合起来，成为新的旅游景点。5北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告山东省莱州市风电场项目远景规划为96MW，本期工程装机容量为48MW。经过对适合莱州风电场的机型进行初选和方案比较，初步推荐安装32台单机容量为1500kW风力发电机组，并配备建设32座35kV箱式变电站。同时场内配套建设一座110kV的升压变电站，作为风电场风力发电机组群接入系统的专用联网工程。1.5风电场场址选择根据莱州市气象站的多年测风数据显示，莱州市北部沿海一带风能品质较好，是山东省北部风能资源较为丰富的地区之一，常年主导风向为南南西~南风，风向相对稳定，基本没有破坏性风速和突发性异常灾害天气现象。综合考虑风力资源、场区面积及地形、交通状况和并网条件等多方面因素，本期工程拟布置在叼龙嘴沿海的地方，拟选场区占地面积约9km2，将在场区内采用点征以节约土地资源。场址距西由110kV变电站约为14km，接入条件较好。1.6风力发电机组选型和布置根据目前国际上成熟的风力发电机组和国内的生产制造能力，以及风电场现场的综合条件等，经过技术经济比较，初步推荐选择单机容量为1500kW的风力发电机组。采用WAsP8.0软件计算理论发电量，综合考虑空气密度修正、风力发电机组利用率、叶片污染、线损及自用电、湍流强度影响等损失，计算得出风电场年上网发电量为9521.71万kW·h，平均单台机组年上网发电量为297.55万kW·h，满发小时数为1983.69h，容量系数为0.2264。1.7电气风电场风力发电机组单机容量为1500kW，出口电压为0.69kV，接线方式采用一机一变的单元接线。风电场的集电线路电压等级为35kV。风力发电机组升压系统选用35kV箱式变电站，32台风力发电机组共分4组，其高压侧通过了35kV电力电缆并联后分别接入风电场场内110kV升压变电站的35kV开关柜内。升压6北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告站共安装2台110/35kV、31.5MVA有载调压变压器，预留一台50MVA三相两线圈升压变压器的位置，采用单母线接线方式。为保证电力系统正常运行和供电质量，以及设备和电力系统安全，当线路上的电气设备发生故障时，保护系统应尽可能在最短时间和最小的区间内自动将故障切除。因此，风力发电机组应配置温度过高保护、过负荷保护、电网故障保护、振动超限保护、超速保护和传感器故障信号等。1.8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。1.9土建工程风力发电机组基础最终将按照设备招标后由设备厂商根据当地地质资料提供详细的技术资料施工设计。箱式变电站的重量相对较轻，可以采用天然地基上的浅基础进行设计。基础形式为钢筋混凝土条形基础。本期变电站的中控室拟布置在风电场综合控制楼内。综合楼主体为南北方向布置，结构形式为二层框架结构，建筑高度为7.6m，墙厚除特别说明外，外墙为300mm，内墙为200mm，C20现浇混凝土板，总建筑面积为1234m2。楼内布置了35kV配电室、中控室、通讯室、站用变电室、电容器室等生产用房；办公及生活用房包括办公室、会议室、厨房、餐厅、卫生间等。1.10施工组织设计风电场进场道路可与206省级公路连通，对外公路交通非常方便。场址东南距离大莱龙铁路约8km，具有良好的铁路运输条件，距离龙口和烟台港较近。整个区域海路、陆路交通便利，有利于场区建设材料和大件设备运输。由于场址位于沿海区域，建议采用桩基础，桩基础施工工艺按照技术要求进7北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告行。混凝土浇筑过程中，先浇筑基础垫层混凝土，采用C15素混凝土、厚度为0.1m，钢筋混凝土标号需按照风力发电机组厂家的要求施工。浇筑前应先清理基坑内的杂物，浇筑后基坑回填土应分层夯实。另外，在基础施工过程中，降雨时不宜浇筑混凝土，混凝土浇筑后需进行洒水保湿养护14天或是待基础座板混凝土强度达到85%以上方可以安装塔架。风力发电机组等的安装应在厂家技术人员指导下进行。建设总工期12个月。1.11工程管理设计本期工程装机容量为48MW，初步拟定安装32台单机容量为1500kW风力发电机组，并配备安装32座35kV箱式变电站。同时场区内配套建设一座110kV升压变电站。在项目建成后，推荐采用场内风力发电机组和电气设备与110kV变电站统一管理，接受专门的运营机构集中管辖。根据生产和经营需要，结合以往风电场管理运行经验，遵循精干、统一、高效、合理等原则，对运营机构的设置实施企业管理。本风电场风力发电机组采用远动方式进行监控，变电站按照有人值守进行设计。由于目前尚无可遵照执行的风电场运行人员编制规程，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18人。其中管理人员6人，包括总经理、副总经理、会计、出纳等，主要负责风电场和变电站的管理工作；运行维护人员12人，主要负责风力发电机组巡视、日常维护和值班等；白班两组，每组4人，夜间一组，每组4人。1.12环境保护和水土保持设计风电场建成后不仅为当地提供清洁能源，同时还为当地新增添了旅游景点。预计建成投产后每年可为电网提供清洁电量9521.71万kW·h，与同等规模的燃煤发电厂相比，每年可以为国家节约标煤31732.72t，减少向大气排放粉尘287.4t、温室效应性气体（二氧化碳）21152.12t、二氧化硫508.6t、氮氧化物287.4t、一氧化碳7.43t、灰渣7661.18t。因此，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。8北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告1.13劳动安全与工业卫生设计为适应我国风力发电事业建设发展的需要，为安全生产和文明生产创造条件，在风力发电项目设计中必须贯彻国家颁布的有关劳动安全和工业卫生法令、政策，提高劳动安全和工业卫生的设计水平。在风力发电场的设计中，应贯彻“安全生产，预防为主”的方针，加强劳动保护，改善劳动条件，减少事故和人身损害的发生。以保障风电场建设过程中劳动人员和风电场职工生产过程中的安全和健康要求。本风电场施工期劳动安全问题为高处坠落、提升及车辆伤害、触电、物体打击、坍塌、机械损伤等。本阶段安全设计从工程施工管理、安全生产制度、安全管理等方面提出了预防措施。只要业主、工程监理、工程承包商各自严格按照管理办法运作，可有效预防危害事故的发生，最大限度保证工作人员。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。1.14项目投资估算本期风电场定员编制为18人。工程静态总投资为43765.33万元人民币，工程动态总投资为44863.59万元人民币，铺底流动资金为150万元人民币，项目总投资（含流动资金）为45013.59万元人民币，单位千瓦总投资为9377.83元人民币。项目资本金为8972.72万元，占工程动态总投资的20%，其余为利用国内银行贷款。1.15财务评价本项目的财务评价是在国家现行财税制度和现行物价水平的基础上，依据原国家计委和建设部联合发布的《建设项目财务评价方法与参数》（第二版）等有关文件测算的，经财务测算后，主要财务指标如下：9北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期?こ蹋?8MW）可行性研究报告全部投资内部收益率=8.38%资本金内部收益率=9.61%投资回收期=9.49年投资利润率=4.10%投资利税率=4.19%1.16风电场工程建设项目招标本期工程招标范围分为两部分，一是风电场场内部分，包括风力发电机组设备、塔架制造、箱式变电站、设备安装及土建工程；二是110kV变电站部分，包括主变压器、35kV高压开关柜、自动化系统、设备安装及土建工程等。1.17结论和建议山东省莱州市风电场一期工程项目场址的风能资源基本可用于并网型风力发电，具有一定的开发前景。场址区域内地质构造稳定，适宜建设风电场。电气并网方案经济、可行。施工建设条件及交通运输条件齐全、便利。经过项目投资估算和财务分析，该工程可以取得一定的经济效益。因此，该项目的建设在技术上是可行的，在经济上是合理的。设计单位对下一阶段项目业主应开展的工作有如下建议：1）继续收集现场测风数据，并根据新观测的数据对风资源情况进行完善。2）在下一阶段对风力发电机组微观选址进行进一步优化设计及上网发电量的计算。3）建设单位尽快委托有关单位开展施工图设计及地质勘察工作。4）建设单位尽快开展设备招标等风电场建设的前期准备工作。10北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告表1-1风力发电场项目特性表名称单位数量一风力发电场海拔高度m2.65~6.29经度119°33′~120°18′纬度36°59′~37°28′二风资源年平均风速(65m)m/s7.38风能密度(65m)W/m2424.3主导风向南南西~南风主导风向比例%24.2三主要设备主要机电设备风力发电机组数量台32额定功率kW1500叶片数3叶轮直径m70扫风面积m23848切入风速m/s3.5额定风速m/s11切出风速m/s20轮毂高度m65发电机容量kW1500额定转速rmp1520额定电压V69011北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告中压送变电设备箱式变电站数量台32型号SB9-1600/35输变电主要设备主变压器数量台2型号SFZ7-31500/11035kV开关柜数量柜10型号金属凯装移开式电力电缆低压km20.135kVkm23.8110kVkm14四土建工程综合楼型式框架结构面积（长×宽）/层数m×m/层45.9×15/2风力发电机基础数量座32基础尺寸m214.5×14.5工程永久用地（点征）m221588.65五施工场内主路距离km2施工期限总月13六经济指标12北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告总投资（含流动资金）万元45013.59设备购置及安装万元36345.34土建工程万元2178.31其他费用万元3219.90送出工程万元1375.00预备费用万元646.78建设期利息万元1098.26流动资金万元150主要经济指标风电场单位千瓦总投资元/kW9377.83全部投资内部收益率%8.38资金本内部收益率%9.61投资回收期年9.4913北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告第2章风力资源2.1莱州气象站2.1.1基本情况莱州气象站位于莱州市城东北望海楼（乡村），北纬37°11′东经119°56′，海拔高度为50m，建站时间为1959年1月1日。1962年11月1日迁至原观测场西北130m处，1969年11月迁至点将台，1982年9月1日迁至点将台东北约160m处现址海拔高度48.4m。莱州位于胶东半岛的北部，属暖温带季风大陆性气候，拟选场址北濒莱州湾及渤海湾，表现出一定程度的海洋气候特征。冬季寒冷、雨雪稀少；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。气象站具体参数见下表2-1。表2-1莱州气象站基本参数表平均气温12.9℃极端最高气温38.5℃极端最低气温-16.1℃平均气压1011.4hpa平均水汽压11.9hpa平均风速3.1m/s平均降水587毫米平均日照时数2664.7小时平均冰雹天数0.6天平均雷暴17天14北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告2.1.2近30年年平均风速莱州气象站近30年年平均风速见下表2-2和图2-1表2-2莱州气象站近30年年平均风速年份年平均风??m/s)年份年平均风速(m/s)19753.519903.119763.419913.019773.319922.819783.419932.619793.519942.519803.219952.519813.619962.219823.519972.119833.419982.119843.419992.119853.420001.919863.420012.019873.820022.419883.320032.419893.220042.2近30年年平均风速(m/s)2.915北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告m/s4.03.53.02.52.01.51.00.50.0年图2-1莱州气象站近30年年平均风速直方图从上述图表可以得知，气象站近30年年平均风速为2.9m/s，近20年年平均风速为2.76m/s，近10年年平均风速为2.19m/s，风速变化趋于减小但是相对比较稳定，一方面是受到迁移站址后海拔高度降低影响，另一方面受周边城镇建设的影响所导致。近年来由于气候变暖的趋势也间接影响到了风速的变化，使风速逐年降低。2.1.3月平均风速莱州气象站多年累月月平均风速见表2-3和图2-2。表2-3莱州气象站多年累月月平均风速月份123456789101112风速m/s16北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint1974197619781980198219841986198819901992199419961998200020022004山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告m/s4.504.003.503.002.502.001.501.000.500.001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月图2-2莱州气象站多年累月平均风速直方图从以上图表可以看出，该地区风速大于3m/s的月份集中在11月~次年6月，长达8个月的时间，平均风速可达到3.4m/s；而7月~10月的风速较低，平均风速为2.6m/s。2.1.4风向玫瑰图根据气象站提供资料，该地区风向玫瑰图表见表2-4和图2-3。表2-4莱州气象站风向玫瑰数据表方位NNNENEENEEESESESSE百分比4%7%4%4%3%5%6%7%方位SSSWSWWSWWWNWNWNNEC百分比14%13%2%2%2%5%5%4%12%17北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告图2-3莱州气象站风向玫瑰图从以上图表可以看出，该地区主导风向为南南西风~南风，合计占总量的27%；静止风占12%。2.1.5空气密度根据气象站提供的资料，莱州地区年平均气温为12.9℃，年平均气压为1011.4hPa，平均水气压为11.9hPa。根据公式ρ=1.276×（ρ－0.378e）/1000/（1+0.00366t），计算得出该地区空气密度为1.227kg/m3，标准空气密度为1.224kg/m3。2.2基本测风资料及选取目前莱州风电场现场设有1个70m高测风塔，位于N37°21′25″、E119°51′03″，测风塔周围有防风固沙林，测风仪器为美国进口设备NRG#40，分别在10m、40m和70m高度处安装了风速和风向等传感器。根据业主单位先后两次提供的数据，本阶段风能资源分析采用的基本测风资料如下：※70m测风塔2004年9月9日—2005年10月10日的现场测风数据。※气象站2004年9月——2005年10月的数据。18北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告2.3测风数据处理分析2.3.1数据检验按照GB/T18710-2002《风电场风能资源评估方法》，对测风塔原始数据进行完整性和合理性检验，见下表2-5。表2-5测风塔数据检验表项10m40m70m目风速风向风速风速风向应有数据个数94809480948094809480缺测数据个数3228212328不合理数据个数74834有效数据完整率99.6%99.7%99.8%99.8%99.6%从上表可以看出，现场测风数据的完整性和合理性非常好，可以作为资源分析的依据。2.3.2数据处理由于风电场运行期超过20年，因此，为了使测风资料能够代表长期时间的风资源水平，需要参考同期气象站的数据进行对比分析和处理。首先，利用气象站同期的观测数据与测风塔10m高实测数据按照GB/T18710—2002《风电场风能资源评估方法》中的要求进行16个扇区的相关分析，各扇区相关方程式及相关系数见下表2-6及图2-4。19北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告表2-6各扇区相关方程式及相关系数扇区相关方程式相关系数RNy=1.5284x+0.04820.84NNEy=2.0995x+0.3450.927NEy=1.9127x+0.27790.902ENEy=1.6474x-0.16630.923Ey=1.467x+0.46010.931ESEy=1.3551x+0.51910.908SEy=0.716x+1.02530.906SSEy=1.3576x+0.42850.945Sy=1.3286x+0.56330.974SSWy=0.906x+1.3710.845SWy=1.3422x+0.06210.816WSWy=2.1169x-0.96780.845Wy=2.2358x-0.78820.826WNWy=2.4366x-0.55170.873NWy=1.8535x-0.21120.937NNWy=1.9583x-0.5850.928由上表2-6及下图2-4可以看出，各扇区相关性较好。20北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告图2-4与气象站各扇区相关方程图2.3.3数据订正根据2.1.2中所述，气象站近20年年平均风速为2.76m/s，风速变化相对比较稳定，趋于减小的原因主要是受周边城镇建设的影响所导致。与现场同期的气象站年平均风速记录为2.2m/s，该数据低于近20年的平均风速值，判断该测风时段为小风年，为了使该实测风数据代表长期平均风速水平，将进行小风年订正。21北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告2.3.4资源分析对订正后的10m、40m和70m三层测风数据进行资源分析，按照GB/T18710-2002《风电场风能资源评估方法》的要求，绘制气象站、10m和70m两层的各类风况图，见图2-7~图2-21。%30%25%20%15%10%5%0%9＜0.5123456781011121314s≥14.5m/图2-7气象站风速频率曲线图图2-8气象站风向玫瑰图22北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告NNNW20.0%NNENW15.0%NE10.0%WNWENE5.0%W0.0%EWSWESESWSESSWSSES图2-910m风向玫瑰图N20.0%NNWNNENW15.0%NE10.0%WNWENE5.0%W0.0%EWSWESESWSESSWSSES图2-1010m风能玫瑰图23北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告NNNW20.0%NNENW15.0%NE10.0%WNWENE5.0%W0.0%EWSWESESWSESSWSSES图2-1170m风向玫瑰图NNNW25.0%NNE20.0%NWNE15.0%WNW10.0%ENE5.0%W0.0%EWSWESESWSESSWSSES图2-1270m风能玫瑰图24北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告m/s风速风能W/m251204.510043.58032.5602401.51200.500123456789101112131415161718192021222324h图2-1310m全年风速、风功率密度日变化曲线图m/s风速风能W/m27.44507.240073506.83006.62506.42006.215065100.85.6505.40123456789101112131415161718192021222324h图2-1470m全年风速、风功率密度日变化曲线图25北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告m风速风能/sW/m2614051201004803602401200012345678910112月图2-1510m风速、风功率密度年变化曲线图m风速风能/s2W/m9700860075006540043003200210010012345678910112月图2-1670m风速、风功率密度年变化曲线图26北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告风速风能25%20%15%10%5%0%1234567891011213141516m/s图2-1710m全年风速和风能频率分布直方图风速风能14%12%10%8%6%4%2%0%12345678910111213141516171819202122m/s图2-1870m全年风速和风能频率分布直方图27北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告1月2月3月NNNNNW15.0%NNENNW20.0%NNENW20.0%NNENW10.0%NENW15.0%NEWNW15.0%NE10.0%10.0%WNWWNW5.0%ENEENEWENE5.0%5.0%W0.0%EW0.0%E0.0%WSWEWSWESEWSWESESWESESWSESWSESSWSESSWSSESSWSSESSSESS4月5月6月NNNNNW30.0%NNENW20.0%NNENNW20.0%NNENW20.0%NEWNW15.0%NENW15.0%NE10.0%10.0%WNW10.0%ENEWNWWENEENE5.0%5.0%W0.0%E0.0%W0.0%EWSWEWSWESEWSWESESWESESWSESWSESSWSESSWSSESSSESSWSSESS7月8月9月NNN25.0%30.0%NNWNNENNENNW20.0%NNWNNE20.0%NWNENWNW15.0%NE20.0%NE15.0%10.0%WNW10.0%ENEWNWWNWENE10.0%ENE5.0%5.0%W0.0%EW0.0%EW0.0%EWSWESEWSWESEWSWESESWSESWSESWSESSWSSESSWSSESSWSSESSSN10月N11月N12月NNW15.0%NNENNW20.0%NNENNW15.0%NNENW10.0%NENW15.0%NENW10.0%NE10.0%WNW5.0%ENEWNWENEWNW5.0%5.0%ENEW0.0%EW0.0%EW0.0%EWSWWSWESEESEWSWESESWSESWSESWSESSWSSESSWSSESSWSSESSS图2-1970m高各月风向玫瑰图28北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告1月2月N3月NNNNW25.0%NNW40.0%NNENNW40.0%NNENNE20.0%NW30.0%NWNENW30.0%NENE15.0%20.0%20.0%WNW10.0%ENEWNWWNWENEENE5.0%10.0%10.0%W0.0%EW0.0%EW0.0%EWSWESEWSWESEWSWESESWSESWSESWSESSWSSESSWSSESSWSSESSS4月5月6月NNNNNW20.0%NNW15.0%NNW60.0%NNENNENNENWNW15.0%NENW40.0%NE10.0%NE10.0%WNWWNWENEWNW20.0%ENE5.0%ENE5.0%W0.0%EW0.0%EW0.0%EWSWESEWSWESEWSWESESWSESWSESWSESSWSSESSWSSESSWSSESSS7月8月9月NNNNNW30.0%NNENNW25.0%NNENNW20.0%NNE20.0%NW20.0%NENWNENW15.0%NE15.0%10.0%WNWWNW10.0%ENE10.0%ENEWNWENE5.0%5.0%W0.0%EW0.0%EW0.0%EWSWESEWSWESEWSWESESWSESWSESWSESSWSSESSWSSESSWSSESSS10月11月12月NNN30.0%NNW25.0%NNW25.0%NNWNNENNENNE20.0%20.0%NWNENWNENW20.0%NE15.0%15.0%WNWWNWWNW10.0%0.0%10.0%ENEENE1ENE5.0%5.0%W0.0%EW0.0%EW0.0%EWSWWSWWSWESEESEESESWSESWSESWSESSWSSESSWSSESSWSSESSS图2-2070m高各月风能玫瑰图29北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告风速风功率密度一月风速风功率密度二月风速风功率密度三月7600.03509.08700.908.06.83005008600.407.06.62505006.04007.906.42005.07.404003006.21504.06.903003.02006.01006.402002.05100.85015.90100.05.600.005.40003691215180369121518036912151821风速风功率密度四月风速风功率密度五月风速风功率密度六月9.5090010.007008.003008007.009600.002507008.006.0060050085200.00.505006.004004004.001508.004300.003003.001002002.007200.502.00501001001.007.0000.0000.000036912151803691215180369121518风速风功率密度七月风速风功率密度八月风速风功率密度九月8.004509.006007.004507.004008.004005006.0063507.00350.005.003006.004003005.002505.004.002504.003002004.003.002003.001503.0020015022.00.001002.001001001.005011.00.00500.0000.0000.000036912151803691215180369121518风速风功率密度十月风速风功率密度十一月风速风功率密度十二月7.03007.606007.8060067.407.60.02505005007.207.405.02007.004004007.204.06.801503007.003003.06.601006.8026.40200200.0501006.006100.400.005.8006.200036912151803691215180369121518图2-2170m各月风速和风能日变化曲线图30北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一期工程（48MW）可行性研究报告2.4风切变指数经过插补延长处理后的测风数据各月平均值及年平均值见下表2-10。表2-10各层月平均风速及年平均风速123456789101112全年10m4.8640m8.070m6.3各层风切变指数为α10-40=0.25，α10-70=0.239，α40-70=0.22,α平均=0.236。计算得出的风切变指数偏大，经分析认为主要原因是测风塔设置在固沙林当中，10m高处测风值受树林影响而比实际水平偏小，从而导致了风切变指数计算值偏大。利用风切变指数α=0.236进行不同高度推算。经过推算不同高度的平均风速，得50m年平均风速为7.01m/s，风功率密度为372.8W/m2；60m年平均风速为7.2m/s，风功率密度为395.1W/m2；65m年平均风速为7.38m/s，风功率密度为424.3W/m2。2.5有效风速小时数经统计，莱州风电场70m高有效风速利用小时数参见下表2-11。表2-11有效风速利用小时数区间(m/s)3～203～254～255～256～257～258～25有效小时数742774316493539643033319246331北京计鹏信息咨询编写PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建fineprint山东省莱州市风电场一?诠こ蹋?8MW）可行性研究报告2.6风资源判定2.6.1风速及风功率密度测风资料经过数据检验和订正及推算后，得风电场10m高年平均风速为4.9m/s，风功率密度为129.6W/m2；40m高年平均风速为6.7m/s，风功率密度为321.7W/m2；50m高年平均风速为7.01m/s,风功率密度为372.8W/m2；60m年平均风速为7.2m/s，风功率密度为395.1W/m2；65m年平均风速为7.38m/s，风功率密度为424.3W/m2；70m高年平均风速为7.4m/s，风功率密度为447.2W/m2。根据《风电场风能资源评估方法》风功率密度等级表中参考值判定，该风电场风能资源等级属于三级标准，可用于并网型风力发电，具有较好的开发前景。2.6.2主导风向和主风能方向由10m高风向玫瑰图可以看出，主导风向为南南西~南风，占总量的24.2%，次主导风向为北~东北风向，占总量的23.6%；由10m高风能玫瑰图可以看出，主风能方向北北东~东北风，占总能量的36.6%，次风能方向为南风向，占总能量的12.4%。由70m高风向玫瑰图可以看出，主导风向为南南西风，占总量的16.8%，次主导风向为北~东北风向，占总量的24.2%。由70m高风能玫瑰图可以看出，主风能方向为南南西风，占总能量的22.7%，次风能方向为东北风占总能量的19.3%。由此可见，该风场主导风向南南西