分散式风电基础知识

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司

分散式风电项目

报告书

湖南昭升建设工程有限公司

二一八年九月

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1.概述：

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力，这

就是风力发电。

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，来带动

发电机发电。

中国风电从一出生起，就是大规模集中开发。“建设大基

地、融入大电网”的规模效应培育了本土风电设备制造和健全

的产业体系，使我国迅速发展为全球风电第一大国。当然，也

造成了这样的印象一风电一定要成片开发、远离人群。

分散式风电的概念提出来已经有七年了，但一直处于沉寂

状态，直到2018年才被各方重视迎来发展，因此2018年被称

为分散式风电发展的元年。

分散式风电是把分散的、不够集中的风能资源也利用起来,

以提高风能利用率、优化风电布局，是推动产业发展的重要举

措。

“本地平衡，就近消纳''是分散式风电最重要的特征，从能

源产业发展来看，分散式风电是风电业产业发展到一定阶段的

必然结果。

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2.定义和优缺：

2.1什么是分散式风电，国家能源局是这么描述的。

2.1.1分散式接入风电项目是于负荷中心附近，不以大规

模远距离输送电力为目的，所产生的电力就近接入当地电网进

行消纳的风电项目。

2.1.2分散式接入风电项目开发建设应按照“统筹规划、分

步实施、本地平衡、就近消纳''的总体原则推进。项目建设应

严格满足以下技术要求：

2.1.3接入电压等级应为35千伏及以下电压等级。如果接

入35千伏以上电压等级的变电站时，应接入35千伏及以下电

压等级的低压侧；

2.1.4充分利用电网现有变电站和配电系统设施，优先以

T接或者兀接的方式接入电网；

2.1.5在一个电网接入点接入的风电容量上限以不影响电

网安全运行为前提，统筹考虑各电压等级的接入总容量，鼓励

多点接入。严禁向110千伏（66千伏）及以上电压等级送电。

2.2分散式风电项目的优劣。

2.2.1优势：

221.1可靠性：开停机方便、操作简单且各电站相互独立,

不会发生大规模的供电事故。

221.2经济性：离负荷中心近，可以就地消纳，减少了由

电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。同时降

低了“弃风率”问题。

221.3灵活性：分散式风电投资小、占地少、建设周期短,

有利于在较短时间内解决电力短缺问题。还能因地制宜，对平

原

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司土地的依赖

程度较低，可以尽可能的利用起所有风资源。

221.4环保性：减少了温室气体的排放。就近供电减少了

大容量远距离高电压输电线建设，减少了高压输电线的电磁污

染。

222劣势：

2.2.2.1分散式风电项目装机容量较小，单位开发成本偏高,

经济效益并不太理想。

2.222分散式风电项目单体容量相对较少、位置分散，后

期运维加大。投资回收期长，现金流和资金链面临较大压力。

2.223分散式风电产生的谐波对配电网的电能质量、潮流

分布产生一定的影响。由于风电自身具有波动性等特点，风机

出力的不断变化，会给电压调整造成难度，不利于电压稳定。

2.224分散式风电靠近城市负荷中心，在外观、高度、重

量、噪音、并网等方面与传统风电机组应有不同的标准。我国

缺乏分散式风电的专用技术标准，阻碍了分散式风电的研发和

应用。

3.建设和发展意义：

3.1、有助于解决风电接入对大电网的安全问题;

3.2、分散式风电正位于负荷中心附近，利于消纳，避免

了“弃风”问题；

3.3、解决了远距离输送带来的能源损耗问题；

3.4、对于优化利用中东部和南方地区的分散风能资源、

提高风能利用效率、推动风电与其他分布式能源融合发展具有

重要意义。

4.政策扶持：

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4.12011年4月国家能源局《关于分散式接入风电开发的

通知》

4.22011年7月国家能源局《关于印发分散式接入风电项

目开发建设指导意见的通知》

4.3国家发改委能源局《电力发展十三五规划》

4.4国家发改委能源局《能源发展十三五规划》

4.52016年12月国家发改委发布《可再生能源发展十三

五规划》

4.62017年5月国家能源局《关于加快推进分散式接入风

电项目建设有关要求的通知》

4.72018年4月国家能源局关于印发《分散式风电项目开

发建设暂行管理办法》的通知

5、行业分析

虽然“分散式风电”的概念早在2009年就已提出，2010年

开始，国家也陆续出台一系列政策力挺分散式风电发展，但遗

憾的是，政策的推动并未带来所期待的开花结果。仔细梳理，

不难发现，这些年分散式风电发展的滞后与多种因素相关。

5.1企业方面：

5.1.1、开发成本相对较高。分散式接入风电项目容量较小,

开发单位成本相对较高。另外，分散式风电的开发，主要是利

用低风速资源，但适用于低风速地区的风电机组制造成本也相

对更高。

5.1.2.国内风电投资主体单一，绝大部分是国有资本，对

投资少、规模小的分散式风电投资积极性不高。

5.1.3,未能形成较为完善的分散式风电技术标准体系和管

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分散式风电项目♦湖南昭升建设工程有限公司理规范，来

指导分散式风电的整体开发工作。

5.2政府方面:

5.2.1、概念定义不明确，目前的定义过于宽泛，容易导致

各方认识上出现分歧。

522、相对大型集中风电项目，分散式风电，投入产出比

会严重失衡，需要提供更多的公共服务。

523、部门协调、征地等难题较多，审批环节复杂，项目

建设也缺少可借鉴的经验。

524、各省区分散式风电规划编制和电力消纳研究滞后，

政府引导不够。

5.2.5、分散式风电的推动没有和县域经济的发展结合起来,

尤其是和广大农村、农户的利益没有切实结合起来，未得到地

方政府支持。

526、环保与水保工作因素：在建设过程中确实给当地造

成了一定的生态破坏，这直接导致部分省份收紧了风电开发政

策。

5.3、技术方面:

分散式风电项目呈现多样化，对机组的适应性提出了个性

化要求，整机厂商对市场研究不足，尤其是在低风速地区定制

化风机和小型风电标准方面比较欠缺，需要企业加大技术创新。

5.4、观念方面:

风电开发思路的转变，不是简单的建设模式的变化，而是

风电行业的深层次理念转变。

虽然“分散式风电“尚处于摸索阶段，掣肘因素众多，但毫

无疑问，分散式风电的存在，对于优化利用中东部和南方地区

的

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司分散风能资

源、提高风能利用效率、推动风电与其他分布式能源融合发展

具有重要意义，未来应加大力度推广。

6、风电技术装备产业现状

2017年，中国风电统计有新增装机的整机制造企业共22

家，新增装机容量1966万千瓦，其中，金风科技新增装机容

量达到523万千瓦，市场份额达到26.6%;其次为远景能源、

明阳智能、联合动力和重庆海装，前五家市场份额合计达到

67%o

我们湖南也有着一条完善的风电产业链。以株洲中车时代

新材、湘电风能、三一重能为代表的整机企业也有比较高的市

场占有率。

株洲算得上是湖南风电开发的“历史源头:早在2007年,

中车株洲所研制的WT1650型风电机组就在郴州江华沱江风

电场并网发电，打破了湖南无大型风力发电的历史；一年后，

同样吊装了中车机组的郴州仰天湖风电场投运，这是湖南首个

大型风电项目，开创了山区低风速风电的先河。

7、市场前景

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2016年，湖南全省的风电设备平均年利用小时数为2125

小时，部分风电场甚至达到2500小时左右。这意味着，大部

分项目都能获得较为可观的收益，投资回收期大大缩短。比如,

位于郴州的太平里风电场因投运后的发电能力远超设计值，预

计将在5年左右即可收回成本。

而分散式风电项目要求位于负荷中心附近，基本原则是

“就近接入，在配电网内消纳“，这样风电项目的年利用小时数

可以得到保证。

我国中东部和南部地区的低风速风资源可开发量达10亿

千瓦，目前已开发的资源量约为6000万千瓦，不到7%o未

来还有

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司93%的资源

量有待进一步开发，分散式风电未来具有非常巨大的市场潜力

及前景。这个规模还会进一步扩大，因为随着技术水平的不断

更新，能够实现经济性开发的最低风速将从目前的5米/秒下

探到4.8米/秒，甚至更低。

完全可以相信，随着经济与技术水平的不断进步，在广大

四类低风速资源区，借助政策的东风，势必将成为我国风电开

发的下一个“蓝海”。

8、全球发展现状

全球风电起于丹麦。这里有高度发达的陆上风电和海上风

电产业链，风电行业总员工人数超过3万人。根据

Energinet.dk提供的最新数据，2017年底丹麦风电装机达到

5.3GW,全年发电量147亿千瓦时，占全国发电总量的43.6%,

创历史新高。

事实上，以丹麦为代表的欧美国家在风电开发上并不显著

区分集中式和分布式，一般会根据资源、电网、负荷条件等情

况，确定风场的开发规模，以及接入合适的电压等级。

在丹麦、德国等欧洲国家，一定比例的小规模开发的风电,

接入配电网就地消纳，会侧重分散式风电开发；而在西班牙、

美国等国，由于风资源与负荷中心分布不均衡，小规模风电开

发比例较低，会多采用大规模风场开发，通过输电网外送到负

荷中心，则侧重集中式风电开发。

最新数据显示，2017年欧盟国家发电总量为32440亿千

瓦时，其中核电比例达到25.6%,是欧盟第一大电源；其次是

天然气发电量为6390亿千瓦时，占欧盟发电总量的19.7%；

风电发电比例为11.2%,位居第三位。

与欧州等发达国家相比，我国的分散式风电行业处于起步

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司阶段，我国

目前的风力发电总装机容量虽是世界第一，但比例只占电力结

构的3.3%,分散式风电并网量只占全国风电并网总量的1%左

右，远远低于欧洲平均水平，其发展程度也总体滞后于分布式

光伏。

9分散式风电补贴与经济效益。

9.1补贴标准：

根据发改价格（2016）2729《国家发展改革委关于调整光

伏发电陆上风电标杆上网电价的通知》，2018年新建陆上风

力发电标杆上网电价如下：

又据《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》第十四条

规定，其中电网企业承揽燃煤标杆上网电价部分，差额部分由

可再生能源发展基金补贴。

9.2效益分析：

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按当前的行业水平，假定建设一个10MW的分散式风电

站，其静态投资效益如下：

风电项目效益估算

项目

装机规模

投资估算

年发电利用小时

理论发电量

单位

MW

万元

h

万度

元

不含税上网电价

/KWH

20年净收益万元1780020年静态利润万元11300.0

0.47投资回收期年7.3

值

10

6500

2000

2000

参数

生产经营期

年营业收入

年运维成本

年净收益

单位

年

万元

万元

万元

值

20

940

50

890

假定：4台机组，每年每台机组的运维费用12.5万元。没

有考虑贷款等融资成本。

10.风力发电系统的主要组成：

10.1塔架：风速与高度成正比，为了让桨叶在较高的风速

中运行，同时确保安全，需要用塔架把风轮支撑到比较高的高

度，塔架同时承受重力和风力。

10.2发电机：发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能

的部件。

10.3齿轮增速器：齿轮增速器是将风轮在风力作用下所产

生的动能通过齿轮将叶片的低转速提高到符合发电机要求的高

转速。（直驱式风力发电机不需要）

10.4桨叶：是捕捉和吸收风能的单元，用于将空气的动能

转换为叶轮转动的机械能。分散式项目需要叶片在更低的风速

下吸收更多的风能。

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10.5变桨系统：变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片

在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风

速时，使叶片顺桨刹车。

10.6偏航系统：采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统

相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电

效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。

10.7联轴器：作用是将叶片固定在一起，承受叶片上传递

的各种载荷，然后传递到增速器上。

10.8电控系统：控制系统是机组正常运行的核心，主要是

变桨距调节、叶片变速调节和风机偏航调节。

10.9集电系统：是将若干台风机发出的电力汇聚到一起，

共同接入升压站。

10.11升压站：是将相对低电压等级变换到比较高的电压

等级，以减少线损，便于电力远距离输送。

10.12站用电系统：是为变电站本身的保护、通讯、控制、

操作、检修等装置提供电源的系统。

10.13二次设备：主要起预测、监控、继电保护、计量等

作用，是电力系统不可缺少的部分。

11.风电技术发展趋势：

11.1由定桨距向变桨距、变速发展：

11.1.1桨距指的是叶片旋转一周，向前行走的距离。

11.1.2定奖距是指桨叶与连轴器的连接是固定的，桨距角

固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。

11.1.3变奖距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨

距角的大小。

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11.1.4变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为

轻巧。桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，使其尽量运

行在最佳叶尖速比，得到优化功率，同时在高风速时保持功率

平稳输出。缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。

11.1.5恒速恒频风力发电系统一般使用同步电机或者鼠笼

式异步电机作为发电机，通过定桨距失速控制的风轮机使发电

机的转速保持在恒定的数值继而保证发电机端输出电压的频率

和幅值的恒定，其运行范围比较窄，只能在一定风速下捕获风

能，发电效率较低。

11.1.6变速恒频风力发电系统一般采用永磁同步电机或者

双馈电机作为发电机，通过变桨距控制风轮使整个系统在很大

的速度范围内按照最佳的效率运行。

11.2单机容量不断增大：

单机容量从2005年的750KW发展到2008年的2.5MW,

2015年是2.5MW和3MW,现在发展到5MW和7MWO

针对分散式风机项目，对风机的要求不是一味求大，主要

考虑安全可靠和环境友好，因为分散式的风机不是安装在崇山

峻岭中，而是靠近负荷中心的人口密度大的区域，风机的安全

级别要高，不能倒塌或高空坠物，同时对风机的噪声水平和光

污染会有更高的要求。

分散式风电项目一般都是应用2MW以内的小型定制化机

组，输出电压宜为10KV,可以不用变压器直接并入电网。

11.3双馈主导：

11.3.1就是使用双馈绕线式发电机的风力发电机组，双馈

指的是双端口馈电，就是定子跟转子都可以发电，互相切割磁

感

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司线。

11.3.2双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子

绕组通过变流器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅

值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转

速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了

交流励磁，发电机和电力系统构成了“柔性连接”，即可以根据

电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节

发电机输出电流，使其能满足要求。国内华锐领先

11.4直驱引领

直驱永磁风力发电机有以下几个方面优点：

11.4.1发电效率高：直驱式风力发电机组没有齿轮箱，减

少了传动损耗，提高了发电效率，尤其是在低风速环境下，效

果更加显著。

11.4.2可靠性高：齿轮箱是风力发电机组运行出现故障频

率较高的部件，直驱技术省去了齿轮箱及其附件，简化了传动

结构，提高了机组的可靠性。同时，机组在低转速下运行，旋

转部件较少，可靠性更高。

11.4.3运行及维护成本低：采用无齿轮直驱技术可减少风

力发电机组零部件数量，避免齿轮箱油的定期更换，降低了运

行维护成本。

1144电网接入性能优异：直驱永磁风力发电机组的低电

压穿越使得电网并网点电压跌落时，风力发电机组能够在一定

电压跌落的范围内不间断并网运行，从而维持电网的稳定运行。

直驱型风力发电机组没有齿轮箱，低速风轮直接与发电机

相连接，各种有害冲击载荷也全部由发电机系统承受，对发电

机

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分散式风电项目•湖南昭升建设工程有限公司要求很高。

同时，为了提高发电效率，发电机的极数非常大，通常在100

极左右，发电机的结构变得非常复杂，体积庞大，需要进行整

机吊装维护。国内金风领先

12.潜在风险因素：

12.1雷暴和覆冰：

闪光雷暴对风机的不利影响有：引起线跳闸断电，对机组

杆塔造成破坏性影响，危害电网安全运行；引起通讯系统失灵,

保护系统失效。

覆冰会影响叶片的气动性能，叶片结冰不平衡会引发有害

的振动。冰层过厚会损毁叶片，并影响塔架的寿命。冰块坠落

会损坏财物，甚至伤人。

上述问题需要在技术上，运维方面综合采取措施，防范和

减少影响风机正常运行的各种因素。

12.2噪声问题;

12.2.1风力发电机运转时产生噪音按照噪声辐射方式，它可

分为空气动力噪声、表面辐射噪声和电磁噪声。其中发电机表

面辐射噪声主要为机械噪声，空气动力噪声为主要噪声源。

空气动力噪声是由于气体的非稳定过程，即由气体的扰动

以及气体与物体的相互作用而产生的。直接向大气辐射的空气

动力噪声，包括进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声。

机械噪声，通常将由于机体转动引起振动而产生的噪声称

机械噪声，高速运转时要高。

电磁噪声是由发电机转子在电磁场中高速旋转产生的。

分散式风电项目位于工商业负荷中主区，离人的距离更近,

对噪声的要求更高，需要厂商在技术上采取综合措施。

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12.3阻工问题：由于百姓的维权意识越来越强，在施工过

程中，他们有时故意制造矛盾，阻挠项目的正常施工。

12.4运输条件：风机的叶片非常长，运输困难，且需要很

大的转弯半径，对道路和安装位置均有比较高的要求。

12.5当地电力消纳能力：由于分散式的要求是就地并网消

纳，所以我们所选的场址必须有一定的电力消纳能力。

12.6装机机规模受风的限制和接入点上级变压器容量的限

制；

13.前期审批关键点:

13.1场址规划

根据分散式的特点，主要是找网找风，须考虑以下因素

13.1.1当地用电负荷较大，具有一定的消纳能力Q

13.1.2靠近负荷中心。

13.1.3当地开发建设条件较好，风资源强度比较确定。

13.1.4优先选择对周边环境影响较小的区域，如港口，重

工业园区。

13.2土地预审：报当地国土部门审批。

13.3电网接入方案审批：报当地电力企业审批。

13.4发改部门核准项目。

13.5利好消息是最近发的国能发新能[2018]30号文，第三

章第九条明确指出，“各地方要简化分散式风电项目核准流程,

立简便高效规范的核准管理工作机制，鼓励试行项目

核准承诺制。地方能源主管部门制订完善的分散式风

电项目核准管理工作细则，建立简便高效规范的工作

流程，明确项目核准的申报材料、办理流程和办理时

限等，并向社会公布。对于试行项目核准承诺制的地

区，

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地方能源主管部门不再审查前置要件，审查方式转变

为企业提交相关材料并作出信用承诺，地方能源主管

部门审核通过后，即对项目予以核准。

希望这一条能让各级政府主管部门，能简化项目核准批复

手续，促进产业发展，促进节能减排。

14.湖北省风电情况

14.1湖北省风能资源

分析

14.1.1年平均风速分布。湖北省现有气象站年平均风速最

大值出现在海拔1819.3m的绿葱坡站，为3.7m/s。其次是汉江

中游的荆门，最小值出现在鄂西南山区的来凤，为0.5m/s,其

余大部分测站年平均风速在1.0—3.0m/so空间分布看，鄂西

山区由于山脉海拔较高，且多呈东西走向，对南北向的气流形

成明显的阻挡作用，因此河谷盆地的风速明显减少，年平均风

速大多在1.5m/s以下。

14.1.2主导风向及风向频率。湖北省属于季风气候区，风

向有明显的季节性变化。冬季盛行偏北风、夏季盛行偏南风，

春秋转换季节，风向多变，但全年仍以偏北风为主。但境内地

形复杂，有山地、丘陵、平原，且湖泊众多，河流纵横，主导

风向除

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14.1.3有效风速时数。年有效风速（风速在3—25m/s）小时

数最大出现在绿葱坡，为5358h,其次大出现在荆门，为

3877ho大悟、红安、安陆、云梦、钟祥等地在3000—3500h

之间，鄂北的襄樊、宜城、随州、广水、鄂东南部分测站以及

江汉平原在2000—3000h,鄂西大部分测站不足100h,其余测

站大多在1000—2000h。

14.1.4平均风功率密度。湖北省年平均风功率密度分布与

平均风速分布一致，现有77个气象站中，年平均风功率密度

最大绿葱坡为60.8W/m2,其次为55.6W/m2,出现在荆门，

其余测站均在5OW/m2以下，最小仅为0,8W/m2,出现在鄂