摘要
本文针对在特定的地点开发一个由适宜的输电线路连接而成的陆上风能源工程所必要的条件,提供了一份详细的研究报告。在开发过程中,为了使开发中的成本最小化并能得到最大的回报,许多影响因素应同时考虑。在某种程度,地点的选择能使项目取得最大的成功。在选择地点时应考虑风能资源,连接费用,土地的可用性,潜在的环境影响,位置的便利性和可建设性,购电协议、融资结构和可能的风力发电机制造商,还用当地的政治环境。只有在以上所有因素都考虑的基础上,才能决定在使用一台单独的风力发电机,一组风力发电机,还是一个大规模的风力发电场中哪个最为合适,并且决定哪种风力发电场设计最合理。
最初地点的选择和风险评估,在决定一个风力发电场可能的容量及其限制因素中起着至关重要的作用。在这些调查研究中,位于首位的是提出可能的风力发电场设计方案,接着是更多的详细分析,包括:风速、发电机的位置和潜在的环境影响。另外,发电机的供应商和输电线的连接安排必须在对发电场的设计达成一致之前得到解决。
在建设风力发电场过程中危险的情况往往不是由于不合理的开发计划和不切实际的地点选择所造成的。对于技术和商业上的风险,在合适的时间内,关注在开发中相关的方面是非常重要的。本文尝试性地概括了这些问题。
1 引言
陆上电网连接的风力发电配置可以有各种规模,从一台单独的千瓦风力发电机到一个大型的风力发电场,其发电能力为100兆瓦或更多,每个发电机有130米高。这种差异导致了对开发过程要求的不同,环境影响,成本和项目开发的期限。本文讨论了如何在所有这些影响因素中找到平衡。一个乐观的风能项目可以得到最大的经济回报,最小的环境影响,并保证最好的运作,从总体上保护风能产业的长期利益。
2. 影响风力发电场建设的因素
首先,确定何时建设一个风力发电场,这是一个非常重要的关键问题。下面是详细说明:
2.1 风力资源
显而易见,风力系统对于一个风力发电项目来说是主要的驱动力,因此其测量的方法应使用最高的标准,这一点很关键。可靠完整的风力测量数据对于满足工程所有者与投资人的要求是必须的。从最初的财政模型直到获得风力发电场的财政许可证,估计和测量风速,风向和湍流都是必要的步骤。特定地点的风力特征可以从风向风速图中的数据总结而得,这些特征可以用于地点的选择和最后的场址的设计中。
图1中显示了一张风向风速图的例图
图1 风向风速图
2.2 输电网连接
典型的风力发电场通常连接到国有电力网系统,或者一个小型的远距离分配电力网,在使用后者时需要考虑两个关键问题:技术的可行性和成本问题。输电网的选择很大程度上依赖风力发电机的规格,同时分配电网、传输电网或者变电站的连接需要由电力专家详细分析而定。输电网的连接和发电场地点选择在优化风力发电项目规模中是个重要影响因素,这会在后文中加以解释。
2.3土地的可用性
保障用于风力发电场的土地能安全使用20-25年,这点很重要。在大多数情况下,风力发电场建于农场中,这需要工程的所有者与土地所有人签订租约。土地所有人和他们的承租人所要求的在租约期间风力发电场与他们农场的活动应相适应的要求必须得到满足。并且他们愿意与开发人达成适当的法律协议,其中包含了他们的要求,同时为了最初的风险评估,建设,运转和其后的拆迁,允许开发人建设相配套的通路通往土地。
2.4 环境影响
在开发、建设过程中和运转操作中,应考虑由于风力发电场而带来的潜在环境影响。一座设计精良的风力发电场,不会产生严重的环境影响,也不会有意地减轻重要的影响。同时,应仔细考虑以下几个方面:地形,噪音,生态环境,电磁干扰,文化传统,航空和保护工作。
2.5 建造
现代的风力发电机非常大,需要特别的注意是,原计划的地点是否能准确安装发电机。如果可以,安装成本是多少。在运输方面,必须检查港口,公路,铁道线,桥梁和地形,以保证风车塔和可达到50米长的风车叶片等组成部分可以顺利通过斜坡和拐角。另外,需要合适的起重机,并且起重机可以达到风力发电场所在的地点。通常为了工程的建设,运输路线需要加固,所以对加固路线的成本进行调查是必要的,这些调查应根据所选择的发电机型号和运输路线,并在财务最优化过程中添加成本范围。
2.6 购电协议
与风力发电场的电力零售商有长期稳定关系,这对于土地拥有者来说是很重要的。因此,财务管理者必须对预期的发电量有确定的预计。并且必须达成一个协议,以保证工程所有人将购买风力发电场所产生的电能。根据发电机的类型,输电网的连接和输电网接受的电量,在协议中的各种条件可以强制实行。
2.7财务结构
购买发电机,建设管理和运转操作等开发过程中的财务问题是极其重要的,它可以保证工程在高效率中进展,并且在工程中财务资源能得到最大化的利用。如果有多个部门牵涉其中,无论是投资人或银行,都应对预期和应尽的职责有明确的认识。
2.8 发电机的选择和制造商
选择发电机类型必须与特定地点的地貌特征相符合。应考虑的影响因素有:资金成本和销售安排,运作成本,预计的发电量和容量因素,风力系统,设计说明书,历史记录,运输约束条件和制造商为一个特定市场或风力发电场提供设备的兴趣。
2.9 政治环境
从获得进入用于建造风力发电场土地的许可证,到申请一个测风杆或建造风力发电场的许可证,这些都必须调查研究当地的政治环境,以保证这些都是可行的,从而最大化地确保项目的成功。
3 开发过程
3.1 确认地点
地点的确认可以通过两种方法:主动调查和被动确认。主动寻找包含对一个大型区域进行风力系统的标准评估,选择输电网,环境的影响,土地所有人,政治环境和财务可行性和商业风险。这些信息都可以通过积极的调查而获得,调查可以运用地理信息系统(GIS)或者通过实地的调查评估来实行。分别考虑每个方面,然后比较一定范围内的候选地点,并全面量化地点的条
在被动确认地点过程中,特定的地点已被第三方调查,并把调查报告提交给开发商。这些调查是由当地的一些团体作出的,这些团体可以是个人,组织或者政府。而且会被要求提供更多的全面的评估数据以便与主动调查进行比较。
3.2 预先批准
为了使开发成本和风险最小化,缩短开发过程的时间,平衡所有的影响因素是必要的。一旦确认了一个可行的地点,就有必要考虑从已有的风力数据中推测可能的风速,比如从最近的气象站获得,还可以通过安装一个合适的风力监测系统来获得数据。这类系统应包括一个或多个合适位置的监测杆,以满足国际融资要求。由于风力分析对决定在某地点建立风力发电场的财务可行性有至关重要的作用,所以有必要,尽可能的在开发过程的初期就开始风力监测,并使财务系统风险最小化。
在进行风力监测的同时,必须与土地所有者开始进行土地保障谈判。尽管在没有土地所有人的同意下,不太可能在被提议的地点进行风力监测,但很明显与土地所有人的谈判有可能使开发过程延迟,甚至在某些情况下,在大量的资金投入之后,由于谈判,在开发过程的后期停止开发。因此保障土地的使用在减小开发商的风险上是很关键的。
当确定了可利用的土地和风力系统,就应该根据可能的发电机数量着手设计风力发电场。需要考虑的影响因素有风力系统,需特别注意当地盛行的风向和土地所有人的约束,例如现有土地合约,通行的权利和未来土地的使用计划。接着可以确定最初发电场用地的边界并根据任意的发电机模型决定可能的发电容量。
发电场用地的边界为开发商提供了一个好机会考虑潜在的环境影响。在这个问题上,可以确认特殊的环境问题,比如视觉影响,濒危动植物、在边界内重要的文化或者考古遗产。然后可以举行一次咨询会,在这会上可以决定这一地点是否适合风力发电机,或者特定的区域应排除在开发之外。噪音方面的环境影响在下文中考虑。
利用不断增长的消息资源,开发商能够预计地域的容量,因此可以开始更详细地研究电力网的连接线路。对初始的连接线路方案进行风险评估,可以确定某些约束条件,比如电压,热量限制和电力质量问题,例如频率和故障水平。在这次风险评估中得到的信息,应为这地点提供可行的连接线路方案。有可能,在这提议中没有任何现有的路线选择,或者对于全部开发区域有几个合适的连接点。另一方面,为了分配输出的电量,有必要把风力发电场连接到几个链接点上。这些运作需要考虑相关可用的土地,风力资源和需要考虑的环境问题,以上考虑是为了决定这个工程应有多大的规模。
根据风力发