浙江天臺山風電場設計

湯 群 益

(中國水電顧問集團華東勘測設計研究院，浙江 杭州 310014)

浙江天臺山風電場設計

湯 群 益

(中國水電顧問集團華東勘測設計研究院，浙江 杭州 310014)

介紹了浙江天臺山風電場的區(qū)位優(yōu)勢，對風力發(fā)電機的選型和布置進行了研究，探討了電氣與土建設計方式，研究了風電機組的運輸與安裝方法，并針對風電場運行出現(xiàn)的問題提出了改進對策，指出經過改進維護，全部風機進入正常運行發(fā)電狀態(tài)。

風電場，設計，風力，電氣，運輸，塔架

1 概述

浙江天臺山風電場位于臺州市天臺縣城東面的蒼山頂山脊，風電場所在區(qū)域的山脊走向呈“S”形，海拔高度約950 m～1 130 m，最高的蒼山頂海拔1 134.4 m。風電場區(qū)域風能資源比較豐富，地形、地質、交通以及接入系統(tǒng)條件比較好，并且具有良好的風電場建設條件。上海電力股份有限公司開發(fā)建設本風電場，2008年5月主體工程開工，2009年1月完成機組安裝，9月全部機組并網發(fā)電。

2 風電場特點

2.1 風電場概況

風電場共安裝14臺由華儀電氣股份有限公司生產的HW50/780風電機組，單機容量780 kW，轉輪直徑50 m，輪轂高度50 m。風電場配套建設一座35 kV升壓站，14臺風電機組所發(fā)出的電能通過10 kV線路接入升壓站，升壓至35 kV后接入110 kV洋頭變電所，與天臺電網相連。

2.2 風能資源

天臺縣屬中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，光照充裕。根據(jù)現(xiàn)場實測資料統(tǒng)計分析，工程區(qū)40 m高度年平均風速為6.6 m/s，年平均風功率密度為274.6 W/m2，風功率密度等級為3級，風能資源良好。

2.3 風力發(fā)電機選型和布置

天臺山現(xiàn)有上山道路為山嶺重丘四級公路，大型機組運輸困難，而太小的機型將導致低效率和資源浪費，同時也帶來項目經濟性的下降。經過了方案比選并經機組招標，最終選定華儀電氣股份有限公司生產的HW50/780風電機組，該機組單機容量780 kW，為IECⅠ類機型，較適應天臺山高山地的風能資源條件。

風電機組布置主要考慮充分利用現(xiàn)場的風能資源，在復雜山地地形下盡量減少風電機組之間尾流的影響，并考慮現(xiàn)場運輸和安裝條件，力求風電場整體發(fā)電效益最高、經濟性最好。根據(jù)現(xiàn)場地形特點，風電場在蒼山頂—青楊山一帶山脊上布置14臺風機，其中蒼山以西的山脊，布置1號～5號風機；蒼山山頂布置6號風機；蒼山和青楊山之間的山脊，布置7號～13號風機；青楊山以北山脊，布置14號風機，共安裝14臺機組，總裝機容量10.92 MW。

風機布置示意圖見圖1。

2.4 電氣設計

風電場配套建設一座35 kV升壓站。風電場采用兩級升壓方式。風電機組出口電壓為690 V，通過低壓電纜接至箱式變電站，升壓至10 kV，再由10 kV線路接至升壓站，升壓至35 kV后以一回35 kV線路接入110 kV洋頭變電所。

35 kV升壓站內設置一臺12.5 MVA的有載調壓變壓器。風電機組—變壓器組合方式采用單元接線的方式，10 kV和35 kV均采用單母線接線。場內10 kV線路采用架空線，每4臺～5臺風電機組組成一個聯(lián)合單元，共3回10 kV線路接入35 kV升壓站，10 kV線路總長度約15 km。

2.5 土建設計

35 kV升壓站選址于風電場東南側位置，升壓站位置海拔高程約893 m，靠近蒼山頂林場，交通、用水、用電條件較好。35 kV升壓站圍墻中心尺寸60 m×40 m，設置了一臺35 kV主變、一座生產綜合樓及相應的消防間、備品備件庫、油品庫等輔助設施。生產綜合樓為兩層框架結構建筑，布置有10 kV開關室、35 kV開關室、繼保室、中控室、辦公室等配電、控制和辦公設施，建筑面積871 m2。

天臺山風電場處于浙江沿海臺風影響范圍，風電機組基礎設計荷載考慮主要按照70 m/s風速下的極限荷載。場址地質條件比較好，基礎坐落在全風化含礫熔結凝灰?guī)r、強風化含礫熔結凝灰?guī)r上。風電機組基礎采用天然地基，其承載力以及變形均能滿足結構要求，基礎為現(xiàn)澆鋼筋混凝土擴展基礎，基礎尺寸為14 m×14 m，埋深2.8 m，單個基礎混凝土約260 m3，混凝土強度等級C40。

2.6 風電機組運輸安裝

1)風電機組運輸。

高山風電場的大件設備運輸是一個控制因素，天臺縣城已有公路到達海拔850 m左右高程的蒼山頂林場，公路全長約34.7 km，公路等級為準四級，其中16.7 km的準四級道路需局部進行改擴建后才可以滿足風電機組運輸?shù)囊蟆闈M足機組運輸，本工程新建場內道路8.8 km，路面寬度4.5 m，采用泥結碎石路面。

2)風電機組安裝。

本項目風電機組的塔筒、機艙和葉片均采用一臺300 t汽車吊安裝，另采用一臺70 t汽車吊輔助作業(yè)。機組安裝前，應掌握安裝期間工程區(qū)氣象條件，以確保安裝作業(yè)安全。先利用300 t汽車吊提升下段塔架，慢慢將塔架豎立，使塔架的下端準確坐落在基礎法蘭上，按設計要求連接法蘭盤，做到牢固可靠，然后同樣方法吊裝上段塔架。機艙安裝時，施工人員站在塔架平臺上，利用300 t汽車吊提升機艙，機艙提起至安裝高度后，再慢慢下落，機艙應完全坐在塔架法蘭盤上，按設計要求連結法蘭盤。轉子葉片和輪轂在地面組裝好后，利用300 t汽車吊整體提升，輪轂法蘭和機艙法蘭按廠家要求聯(lián)結。吊裝風輪時，應注意葉尖不能碰著地面和塔架，以免損傷葉尖。

2.7 風電場運行出現(xiàn)的問題和效果

2010年2月以來南方遭遇嚴重低溫雨雪冰凍天氣，2月5號天臺山風電場10 kV架空線路因嚴重覆冰發(fā)生倒桿塔事故，當時現(xiàn)場6號～14號風機停止發(fā)電，余下1號～5號風機正常發(fā)電，后對發(fā)生倒桿的10 kV架空線路重新架設。

冬季季節(jié)，風電機組葉片出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象從而時常導致風機不能正常發(fā)電。經過兩年以來的運行和維護，目前全部風機進入正常運行發(fā)電狀態(tài)。

運行中的風電場見圖2。

3 體會與結論

風電場出現(xiàn)問題的體會：在高山地形地區(qū)特別是南方有覆冰現(xiàn)象的風電場，場內集電線路最好采用電纜方案，如采用架空線路，則須對架空線路進行提高標準加強設計。對冬季風機葉片覆冰影響發(fā)電的情況，廠家應根據(jù)高山風電場的氣候對風機各部件做針對性調整。

天臺山風電場的建設過程中攻克了高海拔山地風電場的一系列技術難題，為我國沿海高山風電建設積累了經驗。目前風電場已經順利運行發(fā)電，運行狀況良好，風電場設計得到了各方面的廣泛認可。

Design of Zhejiang Tiantai Mountain wind farm

TANG Qun-yi

(East China Investigation and Design Institute, China Hydropower Consulting Group, Hangzhou 310014, China)

This paper introduced the location advantages of Zhejiang Tiantai Mountain wind power station, researched the type selection and layout of wind power generator, explored the electrical and civil engineering design way, researched the transportation and installation method of wind turbines, and put forward improvement countermeasures according to the appeared problems of wind power station operation, pointed out that after the improvement and maintenance, all the wind turbines into the normal power operation.

wind power station, design, wind, electrical, transportation, tower

1009-6825(2014)36-0121-03

2014-10-20

湯群益(1983- )，男，工程師

TM614

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