孫 娟

（內(nèi)蒙古魯電蒙源電力工程有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

風(fēng)能作為一種清潔、可再生的能源形式，受到越來越多國家和地區(qū)的重視。風(fēng)電作為利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電的一種方式，具有環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)勢(shì)，風(fēng)電項(xiàng)目的安全、高效運(yùn)行和發(fā)電量的最大化至關(guān)重要，已經(jīng)成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分。因此，深入研究風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)及應(yīng)注意的問題，對(duì)于推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。風(fēng)電工程設(shè)計(jì)對(duì)于風(fēng)電項(xiàng)目的運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響。準(zhǔn)確的風(fēng)資源評(píng)估可以指導(dǎo)布置風(fēng)機(jī)位和發(fā)電量的估算，從而實(shí)現(xiàn)最大的能量捕獲和發(fā)電效益。在機(jī)組選型和布置中，需要根據(jù)場(chǎng)區(qū)資源情況選擇適合的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，根據(jù)地形合理布置機(jī)位，以達(dá)到發(fā)電量最優(yōu)。風(fēng)電場(chǎng)中涉及大量的發(fā)電機(jī)組和輸電線路，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮各個(gè)環(huán)節(jié)之間的配套工作，確保能夠穩(wěn)定可靠地輸送發(fā)電能量，還需注意環(huán)境影響評(píng)價(jià)、土地利用規(guī)劃、快速啟動(dòng)控制策略等。做好以上這些問題防范，相信可以更好地優(yōu)化風(fēng)電工程設(shè)計(jì)方案，為風(fēng)電工程做好鋪墊。

1 風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的重要性

1.1 最大化發(fā)電效率

設(shè)計(jì)階段對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的選址、風(fēng)機(jī)布置和風(fēng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，可以最大限度地利用可再生的風(fēng)能資源，提高發(fā)電效率。合理的設(shè)計(jì)可以確保風(fēng)機(jī)在最佳運(yùn)行狀態(tài)下工作，提高每臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，并最大程度地減少系統(tǒng)的故障和停機(jī)時(shí)間。[1]

1.2 保證工程安全與可靠性

風(fēng)電工程設(shè)計(jì)需要考慮風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、輸電線路、變電站等基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)固性和抗風(fēng)能力，以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。合理的設(shè)計(jì)有助于降低事故風(fēng)險(xiǎn)，確保工程設(shè)備的安全運(yùn)行，保護(hù)人員和設(shè)備的安全。

1.3 經(jīng)濟(jì)可行性

設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估，包括投資成本、發(fā)電收益、運(yùn)維費(fèi)用等方面的考慮。通過綜合考慮各項(xiàng)因素并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，可以在滿足工程需求的前提下，降低投資成本、提高回報(bào)率，確保工程的經(jīng)濟(jì)可行性。

1.4 排放減少與環(huán)境保護(hù)

風(fēng)電工程是清潔能源的重要組成部分，對(duì)減少溫室氣體排放、改善空氣質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境具有重要意義[2]。

1.5 可持續(xù)發(fā)展

風(fēng)電工程設(shè)計(jì)需要考慮未來可持續(xù)發(fā)展的因素。這包括設(shè)計(jì)與規(guī)劃的靈活性，以適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化，以及對(duì)環(huán)境影響的評(píng)估和管理，確保風(fēng)電場(chǎng)與周邊生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

綜上所述，風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的重要性體現(xiàn)在提高發(fā)電效率、保證安全可靠性、經(jīng)濟(jì)可行性、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等方面?？茖W(xué)合理的設(shè)計(jì)有助于優(yōu)化工程性能、降低成本，并推動(dòng)清潔能源的可持續(xù)利用。

2 在風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中存在的普遍性問題

2.1 風(fēng)能資源評(píng)估不準(zhǔn)確

風(fēng)能資源評(píng)估是風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，但由于數(shù)據(jù)采集和分析的原因，評(píng)估結(jié)果可能存在一定的誤差。不準(zhǔn)確的風(fēng)能資源評(píng)估可能導(dǎo)致選址錯(cuò)誤、發(fā)電量的估算偏差等問題，影響發(fā)電效益。

2.2 不合理的風(fēng)機(jī)布置

風(fēng)機(jī)的布置對(duì)發(fā)電效率和系統(tǒng)可靠性有重要影響。如果布置不合理，例如主風(fēng)向風(fēng)機(jī)布置密度過高，尾流過大，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電量的損失及一些安全問題。風(fēng)機(jī)布置過于稀疏，會(huì)增加道路及線路成本，造成資源浪費(fèi)及成本增加，所以，風(fēng)場(chǎng)合理的機(jī)位布置至關(guān)重要[3]。

2.3 不足的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)的不足可能導(dǎo)致風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的穩(wěn)固性不足，道路網(wǎng)絡(luò)不便利，輸電線路容量不足等問題。這會(huì)影響風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，增加維護(hù)成本，并可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障。

2.4 輸電系統(tǒng)損耗過大

輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理可能導(dǎo)致電力傳輸過程中的能量損耗增加。例如，線路選擇不當(dāng)、線路距離過長、變電站布置不合理等因素都會(huì)導(dǎo)致電能損失增加，降低系統(tǒng)的發(fā)電效率。

2.5 忽視環(huán)境影響和生態(tài)保護(hù)

風(fēng)電工程設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮對(duì)周邊環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括鳥類遷徙、動(dòng)物棲息地、景觀等。忽視這些因素可能導(dǎo)致生態(tài)破壞、生物多樣性下降以及與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的沖突。

為了避免上述普遍性問題，風(fēng)電工程設(shè)計(jì)需要進(jìn)行全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析、科學(xué)合理的風(fēng)機(jī)布置、恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)、合理優(yōu)化的輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并充分考慮環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的要求。此外，密切關(guān)注最新技術(shù)，也有助于解決潛在的問題并提高風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量[4]。

3 在風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)

3.1 風(fēng)能資源評(píng)估

風(fēng)能資源評(píng)估是風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通過測(cè)量和分析擬規(guī)劃場(chǎng)區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)能分布情況，確定風(fēng)電場(chǎng)的容量，以保證風(fēng)能資源的充足性和可靠性。

3.2 風(fēng)機(jī)選擇與布置

根據(jù)風(fēng)能資源評(píng)估的結(jié)果，選擇適合的風(fēng)機(jī)類型和單機(jī)容量，并進(jìn)行合理的風(fēng)機(jī)布置?？紤]到地形、資源件和電網(wǎng)接入等因素，確保風(fēng)機(jī)的最大發(fā)電效益和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)包括風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、道路網(wǎng)絡(luò)、輸電線路等的設(shè)計(jì)。合理的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)有助于保證風(fēng)機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減輕對(duì)環(huán)境的影響，并提高施工和維護(hù)的效率。

3.4 輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的電纜布置和連接，以及與電網(wǎng)的接入設(shè)計(jì)。合理設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)可以降低輸電損耗，確保穩(wěn)定的電力傳輸和電網(wǎng)的可靠性。

3.5 運(yùn)維考慮

在風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中，要考慮到風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)維需求。包括維修通道和設(shè)備的布置、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置、預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃等，以保證風(fēng)機(jī)的可靠性和長期運(yùn)行效益。

3.6 環(huán)境影響評(píng)估與管理

在風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中，需要對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估，并采取合理的措施進(jìn)行管理和保護(hù)。包括對(duì)鳥類、動(dòng)物棲息地、景觀等方面的影響評(píng)估，并制定相應(yīng)的生態(tài)保護(hù)和環(huán)境管理計(jì)劃。

上述環(huán)節(jié)在風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中都是至關(guān)重要的，通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，可以提高風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效率、可靠性和環(huán)境友好性。

4 在風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)中需要注意的問題

4.1 數(shù)據(jù)可靠性

風(fēng)能資源評(píng)估是設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，確保所使用的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)可靠性至關(guān)重要。應(yīng)使用準(zhǔn)確、具有代表性的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行檢驗(yàn)、補(bǔ)全和代表年訂正，以減少誤差和不確定性。為了有效評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源，按照GB/T18709-2002《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量方法》、GB/T18710-2002《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》及NB/T31147-2018《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量與評(píng)估技術(shù)規(guī)范》，從數(shù)據(jù)的完整性和合理性進(jìn)行判斷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)出缺測(cè)與不合理的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理，整理出至少連續(xù)一年完整的風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行風(fēng)能資源評(píng)估時(shí)，應(yīng)該采用代表年數(shù)據(jù)。例如，可以使用測(cè)風(fēng)塔收集的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)或者中尺度數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源。除了風(fēng)速數(shù)據(jù)，還需要計(jì)算其他風(fēng)場(chǎng)特征參數(shù)，比如空氣密度、湍流強(qiáng)度、風(fēng)切變、50年一遇最大風(fēng)速等。通過使用代表年的風(fēng)資源數(shù)據(jù)，可以更準(zhǔn)確地估算風(fēng)機(jī)的發(fā)電潛能。使用代表年數(shù)據(jù)可以反映出場(chǎng)區(qū)年內(nèi)逐月、逐時(shí)風(fēng)速和風(fēng)功率的變化趨勢(shì)，風(fēng)向和風(fēng)能頻率、風(fēng)速和風(fēng)能的頻率分布，較好的體現(xiàn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的風(fēng)資源情況[5]。

4.2 系統(tǒng)可靠性

在選擇風(fēng)機(jī)類型和布置時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。避免風(fēng)機(jī)之間的尾流影響過大，合理選擇風(fēng)機(jī)機(jī)型以及機(jī)位布置，以最大程度地利用風(fēng)能資源并減少系統(tǒng)的故障風(fēng)險(xiǎn)。例如：在布置風(fēng)機(jī)位時(shí)，需要考慮地理限制因素、風(fēng)機(jī)位的資源情況、風(fēng)機(jī)之間的尾流影響等因素。如果風(fēng)機(jī)間距過于近，會(huì)造成比較大的尾流損失，導(dǎo)致發(fā)電量的損失和系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，在機(jī)位布置設(shè)計(jì)中應(yīng)合理安排風(fēng)機(jī)的間距和位置。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以減少故障風(fēng)險(xiǎn)?？梢酝ㄟ^合理選型和質(zhì)量控制來選擇具有良好信譽(yù)和性能的風(fēng)機(jī)供應(yīng)商。此外，應(yīng)建立健全的維護(hù)和故障排除機(jī)制，確保系統(tǒng)能夠及時(shí)檢修和維護(hù)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體場(chǎng)地和項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以確保風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的高效運(yùn)行和可靠性。

4.3 基礎(chǔ)設(shè)施可行性

基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)要考慮工程的可行性和可持續(xù)性。確保風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的穩(wěn)固性和抗風(fēng)能力，道路網(wǎng)絡(luò)的合理布置和承載能力，輸電線路的距離和電壓損耗等因素的合理權(quán)衡。例如：在選擇風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)類型時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，確?；A(chǔ)能夠承受高風(fēng)速和強(qiáng)風(fēng)壓帶來的挑戰(zhàn)。為了方便設(shè)備建設(shè)和維護(hù)，需要對(duì)周邊道路進(jìn)行規(guī)劃和改造，確保道路通達(dá)，并具備足夠的承載能力以應(yīng)對(duì)設(shè)備運(yùn)輸?shù)囊?。在確定輸電線路的布局時(shí)，要考慮電場(chǎng)與電網(wǎng)之間的距離和電壓損耗。合理規(guī)劃輸電線路的長度和電壓等級(jí)，以降低輸電過程中的能量損失。

4.4 輸電系統(tǒng)效率

輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要注重降低輸電損耗和提高電網(wǎng)接入效率。選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線材料、設(shè)計(jì)合理的線路走向和通道布局，以及合理規(guī)劃變電站和開關(guān)設(shè)備，以最大限度地減少能源損失和系統(tǒng)不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。例如：選擇具有較低電阻和導(dǎo)電性能好的導(dǎo)線材料，如銅或鋁，以減少導(dǎo)線本身的電阻損耗。合理規(guī)劃輸電線路的走向，避免或減少輸電線路經(jīng)過山區(qū)、濕地等復(fù)雜地形，降低因自然條件帶來的線路損耗和故障風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在通道布局方面，要考慮安全距離和通道寬度等要素，確保輸電線路的正常運(yùn)行和維護(hù)。在選擇和布置變電站和開關(guān)設(shè)備時(shí)，要考慮設(shè)備的容量和效率，以及與輸電線路之間的連接和配合方式，以最大限度地減少能源傳輸中的損耗和系統(tǒng)不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)[6]。

4.5 運(yùn)維便利性

在設(shè)計(jì)過程中要考慮風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)維需求。合理布置維修通道和設(shè)備，確保維護(hù)人員的安全和便捷訪問，設(shè)計(jì)有效的監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警機(jī)制，以及制定維護(hù)計(jì)劃和緊急響應(yīng)措施，以保證風(fēng)機(jī)的可靠性和高效性。例如：在風(fēng)機(jī)組布局中要合理設(shè)置維修通道，以便維護(hù)人員能夠安全且便捷地進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行巡檢和維護(hù)工作。此外，在布置過程中還需要考慮到維修設(shè)備（例如起重機(jī)、工具等）的存放和使用，確保維護(hù)作業(yè)的順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)有效的風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)和故障信息，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。此外，建立預(yù)警機(jī)制，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳感器技術(shù)等手段，提前預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障，以降低故障對(duì)發(fā)電效率的影響。而且需要制定科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃，明確維護(hù)周期和任務(wù)，確保對(duì)風(fēng)機(jī)的定期檢查、保養(yǎng)和維修。同時(shí)，建立緊急響應(yīng)機(jī)制，制定應(yīng)急預(yù)案，對(duì)突發(fā)事件能夠迅速做出反應(yīng)，最大限度地減少故障對(duì)發(fā)電量的影響。

4.6 環(huán)境保護(hù)

在設(shè)計(jì)中要考慮環(huán)境影響評(píng)估和管理。評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)對(duì)鳥類、動(dòng)物棲息地、景觀等方面的影響，并采取相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施，減少生態(tài)破壞和對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響。例如：在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目規(guī)劃階段，進(jìn)行全面的環(huán)境影響評(píng)估，分析風(fēng)電場(chǎng)可能對(duì)當(dāng)?shù)伉B類、動(dòng)物棲息地、景觀等方面帶來的影響。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)的環(huán)境管理措施，以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的損害。對(duì)于受到風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目影響的鳥類和動(dòng)物棲息地，采取措施保護(hù)其生存空間，并設(shè)置合適的維護(hù)通道和限制區(qū)域，避免人工干擾和破壞。通過以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)的合理考慮，可以在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)運(yùn)維便利和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)，減少對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的不良影響。

注意上述六個(gè)問題可以確保風(fēng)電工程設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可行性和可持續(xù)性，提高風(fēng)電場(chǎng)的效益和環(huán)境友好性。

5 結(jié)語

在風(fēng)資源評(píng)估階段，需要全面考慮地理位置、地形地貌、氣象條件、資源條件等因素，以準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)資源的潛力和估算發(fā)電量。在風(fēng)電機(jī)組選型和布置設(shè)計(jì)中，需要選擇適合的風(fēng)機(jī)類型和單機(jī)容量、確定機(jī)組排布方式等，這些決策將直接影響到風(fēng)電項(xiàng)目的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡，也需要考慮到風(fēng)場(chǎng)的特點(diǎn)和環(huán)境條件，以確保設(shè)備能夠在惡劣的氣候條件下正常運(yùn)行，并且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。風(fēng)電工程設(shè)計(jì)是風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其質(zhì)量和可靠性直接影響著風(fēng)電項(xiàng)目的運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)效益。工作人員需要從風(fēng)資源評(píng)估、風(fēng)電機(jī)組選型和布置、電網(wǎng)接入和輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等幾個(gè)重要環(huán)節(jié)入手，總結(jié)思考風(fēng)電工程設(shè)計(jì)中需要特別關(guān)注的問題，做出更好的工程設(shè)計(jì)方案，不斷優(yōu)化，為風(fēng)電工程奠定良好的基礎(chǔ)。