（强烈推荐）锡林郭勒盟正镶白旗建设49465MW风电场工程可行性研

工程硕士研究生论文

锡林郭勒盟正镶白旗建设49.5MW风电场工程可行性研

究

研究生姓名 张翰林 学 号

院(系、所)经济管理系 学科、专业 项目管理

学校指导教师 牛东晓 专业技术职务 教授

企业指导教师 罗永志 专业技术职务 高级工程师

入学日期 2005年

摘 要

内蒙古地域辽阔，风能资源丰富。加快发展风电产业对于优化社会能源结构，改善我区自然环境，促进少数民族地区经济发展具有重要意义。本文以锡林郭勒盟正镶白旗49.5MW风电场工程为研究对象，分别从风电场的风力资源状况、风电机组选型、环境保护、经济效益分析及CDM项目等方面进行了建设的可行性研究。本文内容主要可分为四个部分：

（1）本期工程测风立70m 高测风塔1 座，采用了进口NRG 测风设备，分别观测10m、40m、50m 和70m 四个高度的风速，10m 和70m 两个高度的风向，通过对风电场一年测风数据的分析处理，参考本地气象站30年的资料，推算出代表年各风能要素。本风电场风能资源初步评价结论为：全年主导风向和次主导风向分别为W、WNW，风功率密度等级为5级，属于风能资源非常丰富区，具有很高的开发价值。

（2）根据风电市场近年来不同产品的运行情况、生产历史、并考虑国产机组的实际情况，通过对750kW、850kW和1500kW 三种机型在功率曲线、年净发电量、经济性等方面的比较，本期风电场推荐安装机型为1500kW型。然后进行能量估算、发电量估算，以获得较大发电量为原则，完成了风场风电机组的选型。

（3）根据环境保护标准，对本工程的环境保护、水土保持等方面进

行了分析论述，得出内蒙古正镶白旗风电场的建设运行对当地环境空气、水环境的影响很小，对声环境和生态环境的影响可以通过采取相应的环保措施及环境管理建设降到最低限度。

（4）通过投资估算及经济效益分析，从而确定项目的可行性，同时CDM机制引入进一步说明，项目投产后的收益。

本项目的实施将对当地社会经济发展发挥较大的促进作用，社会效益和环境效益十分明显，建设风电场是可行的。

关键词：风电场；建设；可行性

ABSTRACT

Inner Mongolia is vast in territory, and the wind resource is rich. Speeding up the development of wind power industry is the vital significance in optimizing society energy structure, improving region natural environment and promoting the economy development of minority region. This article takes the Silingol pledge 49MW wind electric field project as the research object, conducting the construction feasibility study separately from the wind power resource condition, wind power machinery shaping, and environmental protection. This article content mainly may divide into three parts:

(1) Through a wind electric field year anemography data analysis processing, uses the representative wind resources data which from a reference meteorology station master the series material appraises this actual year, calculating the essential factor of the representative year, analysising the wind resources condition in the wind electric field.

(2) According to the operation, the production of different products of wind power market in recent years, initially chose 750kW, 850kW, the 1500kW three types products, carrying on the contrast analysis using WASP8.0 and WINDFARMER software, the wind field wind electrical machinery shaping, the arrangement completed.

(3)According to the environmental protection standard, to this aspect and so on and the analysis and discuss conclusion of

project environmental protection, conservation of water and soil, figuring out that the construction and operation of Inner Mongolian Zheng Xiangbai County Wind electric field measure and the environment management construction to decrease the influence.

This project implementation will promote the development of the local social economy, the social efficiency and the environment benefit is extremely obvious, the construction of wind electric field is feasible.

Key word: Wind electric field; Construction; Feasibility 目录

第一章 绪

论 ……………………………………………………………………………1 1.1 引

言…………………………………………………………………………………1

1.2 工程背景

…………………………………………………………………………3

1.3 工程建设必要性

…………………………………………………………………4

1.4 研究的主要内容

…………………………………………………………………4

第二章 风力资

源 ………………………………………………………………………6 2.1 风电场地形风力资源概

述 …………………………………………………………6

2.2 风电场所在地区气象站资料分析

………………………………………………6

2.2.1 平均风速年际变化和多年逐月平均风速 ……………………………………7 2.2.2 多年平均全年各风向频

率 ……………………………………………………9 2.3 风电场风力资源评价

……………………………………………………………10

2.3.1 风电场测风情况概述

……………………………………………………………10

2.3.2 测风数据的处

理 ………………………………………………………………11 2.3.3 风电场实测年风能要素计

算 …………………………………………………14 2.3.4 实测年风资源评

价 ……………………………………………………………25 2.3.5风电场代表年分

析 ……………………………………………………………25 2.4 风电场风能资源初步评价结

论 …………………………………………………37 第三章 风力机组选型和布

置 ………………………………………………………38 3.1 风力发电机组选

型 ………………………………………………………………38 3.1.1 风电机组单机容量范围的选择

………………………………………………38

3.1.2 风力发电机的机型选

择 ………………………………………………………38 3.1.3 确定单机容量

…………………………………………………………………39

3.2 风力发电机组布置

…………………………………………………………………40

3.2.1 风电场风能资源条

件 …………………………………………………………40 3.2.2 风电场地形条件

…………………………………………………………………41

3.3 风电场年上网电量测

算 …………………………………………………………41 3.3.1 年净发电量估算

…………………………………………………………………41

3.3.2 能量损失估算

…………………………………………………………………41

3.3.3 年上网电量测算

…………………………………………………………………42

3.3.4 初步结论与建议

…………………………………………………………………42

第四章 环境影响评价

…………………………………………………………………43

4.1 环境保护

…………………………………………………………………………43

4.1.1 环境现

状 …………………………………………………………………………43 4.1.2 环境保护标

准 ……………………………………………………………………43 4.1.3 环境影响分

析 ……………………………………………………………………44 4.1.4 节能减排效益分

析 ………………………………………………………………45 4.2 水土保

持 ……………………………………………………………………………45 4.2.1 工程区水土流失现

状 ……………………………………………………………45 4.2.2 工程可能造成的水土流失及其防治措施 ………………………………………45 4.2.3 水土保持设计结

论 ………………………………………………………………45 4.3 结

论 ………………………………………………………………………………49

第五章 经济效益分析及CDM项目评

价 …………………………………………………50 参考文

献 ………………………………………………………………………………57 致

谢 ………………………………………………………………………………59 作者简

介 ………………………………………………………………………………60

第一章 绪 论

1.1 引言

随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加，而地球上可利用的常规能源日趋匮乏，如何实现能源的持续发展，从而保证经济的可持续发展和社会的可持续发展是各国政府必须解决的大问题，唯一的出路是利用能源，节约能源、开发新能源和可再生能源。风能作为可再生能源的一种越来越体现其优越性。作为能源首位的电能原来主要是以火力发电为主，其燃烧后产生的SO2、CO2等有害气体及烟尘排放到大气当中，对环境造成很大的污染。为了减少火电对大气的污染实现能源的可持续发展，世界各国都在积极的发展风力发电。

风能是地球与生俱来的资源，最为可再生能源，风力发电凭借其巨大的商业潜力和环保效益，在全球同类行业中创造了最快增速，目前以每年32%的增速在发展。风力发电与火电等其他发电方式相比有诸多优点，突出体现在环保方面，一台单机容量在1000千瓦的风机与同容量火电装机相比，每年可减排2000吨二氧化碳、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。近年来，世界风电装机容量迅猛增长，2006年全球风机装机容量已达到7422.3万千瓦，是1981年的4900多倍，1992年的27倍多。 1.1.1 国际风力发电发展状况

风能发电在欧洲最为先进，其中德国、丹麦和西班牙三国的风电机组装机容量约占全欧洲总装机容量的84%，截至到2005年底全世界风电装机已经达到6000万千瓦，平均增长率达到30%，单机容量4000KW的风电机组已经投入运行，风电场建设已经从陆地向海

上发展。随着风电技术进步和应用规模的扩大，风电成本持续下降，经济性和常规能源已经十分接近。其中作为发展中国家的印度，风电产业发展步伐较快，政府积极推动风电产业的发展，鼓励风机制造业，目前印度风电机组超过70%的零件已实现国产化，大大降低了生产成本。

最近，欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量的12%的蓝图》的报告，期望并预测2020年全球风力发电装机容量达到12.31亿千瓦时，发电量253万亿千瓦，风力发电将占全球发电总量的12%，并在全球范围内减少100多亿吨二氧化碳废气。。风力发电已经成为解决世界能源问题不可或缺的重要力量，发展前景十分可观。 1.1.2 国内风电发展现状

最新资料显示，我国陆地可利用风能资源3亿千瓦，近岸海域可利用风能7.5亿千瓦，主要分布在三北地区（东北、华北北部和西北地区）和东部沿海陆地、近海海域及岛屿。三北地区风能资源非常丰富，并且风电场地势平坦，交通方便，破坏性风速极少，有利于大规模开发风电场。

目前，我国政府明确提出了节能减排的“十一五”发展目标，以节能减排为有效手段，而风力发电是目前可再生能源中技术最成熟、最具有商业化运营的技术，已取得了很大的发展。2005年风机装机容量达到126万千瓦，2006年达到了260.4万千瓦，同比增长了107%，内蒙古、新疆、河北、江苏等省成为风电发展的主要基地，我国有关部门提出规划目标为到2010年中国风电装机规模为400万千瓦，到2020年装机规模为3000万千瓦。但与其他国家大力发展风电相比，我国的风能发电事业相当落后，2006年底的装机容量在亚太地区仅占22.3%。造成风电发

展相对落后的主要原因有：风能资源资料缺乏、大型风电机组依靠进口和风电价格偏高。小型风电机组效率低，而高效率的大型机组依靠进口，加上关税等因素，造成我国风电价格偏高，缺乏市场竞争力，企业投资回报率低，难以发展，直接影响了风电设备的国产化，导致恶性循环。 1.1.3 风力发电的优势

(1)

可再生的清洁能源：风力发电是一种可再生的清洁能源，

不消耗资源，不污染环境。 (2)

建设周期短、装机规模灵活；只要完成接入系统工程，

安装一台就可投产一台，不受整体规模影响。 (3)

可靠性高、运行维护简单：由于现代高科技运用到风力

发电机组，机组寿命提高。同时运用的数字化控制技术，实现了风机的自诊断功能，实现了单机独立控制，不影响整个风电场的安全运行，只需要定期进行必要的维护。

1.1.4 CDM简介

《京都议定书》提出的清洁发展机制（Clean Development Mechansim,CDM）是一种促进发展中国家发展清洁能源、提高能效的发达国家和发展中国家之间的合作机制。风力发电是目前可再生能源中技术最成熟、最具有商业化运营的技术，但单位发电投资成本和上网电价偏高是其发展的主要障碍。风电项目具有通过CDM项目融资的可行性。如何量化CDM对于风电项目的影响成为风电场投资者十分关心的问题。通过对有无CDM资金支持进行了对比分析，主要从内部收益率和上网电价两个指标进行分析，得出的结论是，由于CDM的“碳交易融资”的存在，一些原本经济上并不可行的风电项目变为可行。最后对具有良好经济性的CDM风电项目的发展提出一些建议。 1.1.5 内蒙古自治区锡林郭勒盟风电情况

截至目前,内蒙古自治区锡林郭勒盟风电项目获国家和自治区发改委核准风电项目24项,累计装机容量达到162万千瓦。

最近内蒙古自治区发改委分别核准了大唐锡林郭勒风力发电有限责任公司灰腾梁A区一期49.5MW、北京国际电力新能源有限公司朱日和49.5MW、中广核风力发电有限责任公司朱日和49.5MW等3个风电项目。至此,锡林郭勒盟已经核准风电项目24个,装机总容量达到162万千瓦。

锡林郭勒盟风力资源丰富,总蕴藏量达5亿千瓦以上,占全区总量的50%左右,占全国总量的20%,可开发利用量超过5000万千瓦。目前,已开工项目15项,装机容量达120万千瓦。到2008年底,预计累计投产装机容量将达到80万千瓦以上。

1.2 工程背景

为充分利用我区丰富的风能资源，积极改善能源结构，增加可再生能源份额，促进公司可持续发展，进一步改善我区的自然环境，拟在锡林郭勒盟正镶白旗建设49.5MW风电场工程。

正镶白旗风电场位于内蒙古自治区锡林郭勒盟南部的正镶白旗东部区域，距旗城约30km，北距锡林浩特市286km。海拔1230m～1250m 左右(黄海高程，下同)。正镶白旗地处阴山山地北坡，内蒙古波状高原南缘，东与正蓝旗相邻，南与太仆寺旗和河北省康保旗交界，西与镶黄旗和乌兰察布盟化德县接壤，北与苏尼特左旗毗连。正镶白旗大陆性气候显著，属于中温带半干旱大陆性气候。主要气候特点是：春季多风干旱，夏季温热干燥，秋季凉爽湿润，冬季漫长寒冷，一年四季光照充足。

据正镶白旗气象站有关资料统计，年平均气温1.9～2.7℃，月平均最低气温-17.6℃，月平均最高气温19℃，极端最高气温34．9℃（1961 年），

极端最低气温-35.9℃（1971 年），平均无霜期112 天。年平均降水量360mm，年最大降雨量502.4mm（1961 年），年最小降雨量232.1mm（1962 年）。多年平均风速4.0ms，全年大于八级（含八级）大风日数平均为70 天，以春季为主。

拟建风电场场区不仅大风日多，而且持续时间长，有着丰富的风力资源，适合开发大型风力发电场。

1.3工程建设必要性

1.3.1风电场建设符合我国能源开发战略的需要

开发新能源是我国能源战略的重要组成部分，风能资源的开发利用是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一，是符合内蒙古自治区能源结构调整和可持续发展的需要，目前内蒙古能源结构主要是以煤电为主，煤炭资源开发和水资源的利用浪费很大，调整能源结构，成为当前紧要问题。因此大力开发风能资源，减少资源浪费，合理利用可再生资源是非常必要的。 1.3.2风电开发是保护环境、减少污染的一条途径。

风电是一种清洁能源。我国政府已经制定出“开发与节约并存，重视环境保护，合理配置资源，开发新能源，实现可持续发展的能源战略”的方针。风电的开发建设不但符合国家的能源战略调整，更体现了对“节能减排”政策的响应，对保护环境、减少污染带来更大的社会效益。

1.3.3风电的开发建设对于当地的经济发展起到了举足轻重的作用。

正镶白旗地域辽阔，地方经济发展缓慢，主要原因是土地沙化非常严重，而风能资源却非常丰富，充分利用风能资源，改善当地

经济结构，带动当地的经济飞速发展，同时也解决了当地的能源短缺的问题。

综上所述，风能资源作为一种清洁能源，对于当地的经济发展，保护环境，减少污染，实现经济和社会可持续发展，效果显著。

1.4 研究的主要内容

内蒙古地域辽阔，风能资源丰富。加快发展风电产业对于优化社会能源结构，改善我区自然环境，促进少数民族地区经济发展具有重要意义。本文以锡林郭勒盟正镶白旗49.5MW风电场工程为研究对象，分别从风电场的风力资源状况、风电机组选型、环境保护、经济效益分析及CDM引入等方面进行了建设的可行性研究。

（1）根据当地气象局30年的测风资料及风场内测风塔10m、40m、50m、70m大量《风电场风能资源评估方法》，分析计算出风电场10m、40m、50m、70m高年平均风速、平均功率密度等数据。

（2）根据风电市场近年来不同产品的运行情况、生产历史、并考虑国产机组的实际情况，对750kW、850kW、1500kW 三种机型进行功率曲线、年净发电量、经济性等方面的比较，通过风场风电机组选型，计算出风电场机组发电小时、发电量等。

（3）根据环境保护标准，对本工程的环境保护、水土保持等方面进行了分析论述，探讨通过采取相应的环保及环境管理建设措施，使得对声环境和生态环境的影响降到最低限度。 （4）通过投资估算及经济效益分析，从而确定项目的可行性，同时CDM机制的引入进一步说明项目投产后的收益。

第二章 风力资源

2.1 风电场地形风力资源概述

正镶白旗风电场位于内蒙古自治区锡林郭勒盟南部的正镶白旗东部区域，距旗城约30km，北距锡林浩特市286km。场址中心位置坐标约为东经115°29′34″，北纬42°28′15″，海拔1230m～1250m 左右。

正镶白旗地处阴山山地北坡，内蒙古波状高原南缘，东与正蓝旗相邻，南与太仆寺旗和河北省康保旗交界，西与镶黄旗和乌兰察布盟化德县接壤，北与苏尼特左旗毗连。正镶白旗大陆性气候显著，属于中温带半干旱大陆性气候。主要气候特点是：春季多风干旱，夏季温热干燥，秋季凉爽湿润，冬季漫长寒冷，一年四季光照充足。

据正镶白旗气象站有关资料统计，年平均气温1.9～2.7℃，月平均最低气温-17.6℃，月平均最高气温19℃，极端最高气温34．9℃（1961 年），极端最低气温-35.9℃（1971 年），平均无霜期112 天。年平均降水量360mm，年最大降雨量502.4mm（1961 年），年最小降雨量232.1mm（1962 年）。多年平均风速4.0ms，全年大于八级（含八级）大风日数平均为70 天，以春季为主。

拟建风电场场区不仅大风日多，而且持续时间长，有着丰富的风力资源，适合开发大型风力发电场。 2.2 风电场所在地区气象站资料分析

正镶白旗气象站距离风电场大约30km, 气象站基本情况见表2-1。

表2-1 气象站基本情况一览表

站名

位 置 东 经 北 纬 高程多年平均(m) 风速(ms) 统计年限 正镶白旗 明安图 115°00′ 42°18′ 1140 4.0 备注：正镶白旗站测风仪按国家标准检测过。

正镶白旗气象站为国家基准气候站，具有近40 年各气象要素的长期观测，建站以来从未发生过迁移，本次采用其有关资料进行区域性气候要素评价。气象站主要气象要素特征值见表2-2。

表2-2 气象站主要气象要素特征值

项 目 多年平均 气温 多年极端最高 多年极端最低 多年平均 气压 年最高平均 年最低平均 多年平均年总量 降水量 年最多降水量 多年一日最大 多年最大 风速 多年平均 年平均次数 冰雹 年最大次数 ms 次 次 4.0 4.4 8 单位 ℃ ℃ ℃ hPa hPa hPa mm mm mm ms 正镶白旗气象站 指 标 发生时间 1.9 1960 年～1999 年 34.9 1961 年6 月1 日 -35.9 1971 年2 月6 日 864.2 1960 年～1999 年 864.9 1964 年 862.8 1966 年 363.3 1960 年～1999 年 502.4 1962 年 232.1 1962 年 28.0 1977 年6 月10 日风向为WNW 1960 年～1999 年

年最少次数

次 1 2.2.1 平均风速年际变化和多年逐月平均风速

正镶白旗气象站1971～2004 年历年平均风速成果见表2-3；1996～2004 年多年逐月平均风速成果见表2-4。

表2-3 中，正镶白旗气象站近30 年的年平均风速变化较大。近30 年（1975 年-2004 年）年平均风速为3.48ms ，近20 年（1985 年-2004 年）年平均风速3.3ms，近10 年（1996 年-2004）年平均风速为3.2 ms ，这表明气象站的长序列风速呈递减趋势，风速减小主要原因是城镇范围扩大、建筑物逐渐增多，同时防风固沙植树造林等绿化措施也使风速较过去有所降低。正镶白旗站风速年际变化直方图见图2-1。

根据资料，统计正镶白旗站1996 年～2004 年多年逐月平均风速，每年秋末至次年夏初风速较大，10 月～6 月平均风速分别为3.5ms； 7 月～9 月平均风速为2.6ms，表明全年风速具有季节性变化。详见表2-4，风速年内变化直方图见图2-2。

表2-3 气象站历年平均风速

年份(年) 1971 1972 1973 1974 1975

平均风速(ms) 4.1 4.7 4.7 4.3 4.2 年份(年) 1983 1984 1985 1986 1987 平均风速(ms) 3.5 3.5 3.2 3.2 3.7 年份(年) 1995 1996 1997 1998 1999 平均风速(ms) 3.5 3.8 3.5 3.4 3.3 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 4.2 3.8 3.8 4.0 4.1 3.7 3.3 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 3.4 3.3 3.4 3.4 3.2 3.3 3.5 2000 2001 2002 2003 2004 2.7 2.8 3.5 3.0 3.2 备注：1971～2004 年年平均风速为3.59ms

表2-4气象站多年逐月平均风速 单位： ms

月份 风速 101112平1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 月 月 月 均 3.3 3.2 3.8 4.0 3.8 3.2 2.7 2.4 2.6 3.2 3.4 3.5 3.2 备注：统计年限为1996～2004 年

图2-1气象站多年年平均风速变化图

图2-2气象站多年平均风速年内变化图

2.2.2 多年平均全年各风向频率

统计正镶白旗气象站1971～2000 年多年平均全年各风向频率，主导风向为WNW，相应频率为13.0%，详见表2-5 和图2-3。

表2-5气象站多年平均全年各风向频率 （%）

风向 频率 N NNNENE ESSSSS SSSWSW 10 WNNNNC 22 E E E E E E W W W W W W 13 6 5 3 2 1 1 1 1 2 4 6 7 7 7 注：统计年限1996年～2004年

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kzmp.html