一旦一個場址被認為將會用于開發(fā)風電場,那么風電場的設計過程便開始了。風電場設計的基本目標是最大化電量產(chǎn)出,最小化資金投入和運行成本以及滿足場址所 需的施工要求。由于設計過程不可避免地受施工要求和成本等限制,設計目標最優(yōu)化即是風險最小化,其中第一個任務便是提出風電場開發(fā)過程中的受限因素:
1.基于并網(wǎng)限制的最大裝機容量
2.場址分界線
3.周邊環(huán)境的限制,包括:道路、居民區(qū)、高架線等(其中居民區(qū)包括噪音影響、視覺影響、葉片轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的陰影閃爍等)
4.風機供應商所提出的風機最小間隔
5.風電場場址的通信信號限制
上述受限因素可能隨著與各方討論協(xié)商的進程而會有所調(diào)整,但風電場預設計是必不可少的。依據(jù)預設計的要求,風電場裝機容量應當遵從12 MW/km2這個范圍。
考慮到風電場預布局,風電機組大小應當作為首要考慮因素。但是由于風機選型通常在風機供應商確定之后才能進行,因此在風電場預布局階段,要么一律采用“普通的”風電機組,按照葉輪直徑和輪轂高度區(qū)分風機大小,要么進行多次風電場預布局,每一次均采用特定的風電機組。
考慮到影響風機裝機位置的因素,這些因素包括有最優(yōu)化電量產(chǎn)出、視覺、噪音影響和風機載荷等。
最優(yōu)化電量產(chǎn)出
一旦一個風電場的受限因素得到確定,那么風電場布局,也可以稱之為風電場微觀選址,將能得以實施。對于大多數(shù)風電項目來說,一個風電場的電量產(chǎn)出要比基礎 設施投入具有更高的經(jīng)濟敏感度,因此風電場布局應當將電量產(chǎn)出作為首要考慮參數(shù)。風電場具體設計一般采用WFDT軟件,即“風電場設計工具”。因此如果就 現(xiàn)有風電場已經(jīng)分析出了一個風資源領域,那么風電場布局模型將能得以建立,并且可以預測電量產(chǎn)出以及相關的環(huán)境因素。
對于大型風電場來說,人工進行風電場布局比較不切實際,一般都會采用WFDT軟件進行最優(yōu)化電量產(chǎn)出的計算。計算電量產(chǎn)出的過程通常需要很多次的反復才能 達到優(yōu)化的結果,但即使結果只多出了1%的電量也是值得的,因為風電場基礎設施投入的資金數(shù)目基本不會發(fā)生變化。使用WFDT軟件進行風電場布局的過程中 也會將噪音影響和視覺影響因素考慮其中。
WFDT軟件依據(jù)風電場規(guī)模、風機類型和輪轂高度等參數(shù)可以設計多套方案,并且這些方案的投資回報率等財務數(shù)據(jù)也能夠即時計算并反饋。下圖可見一例典型的使用WFDT軟件所做的風電場布局演示。

視覺影響
在許多國家陸上風電場所造成的視覺影響是一個很重要的議題,尤其是在那些人口密集度很高的地區(qū)。使用計算設計軟件可以計算出相關的視覺影響區(qū)域(ZVI) 或者是視覺足跡(visibility footprint)。通常來講,如果從所處位置可以看到風機的半個輪轂或整個輪轂或單個葉片尖的話,還不足以稱該風電場已經(jīng)產(chǎn)生了視覺影響。在風電場布 局的過程中,一般會采用單面線框模式繪制地形圖,用以凸顯指定角度所看到的風電場的視覺效果,如下圖所示。該效果圖也可以進一步以蒙太奇照片的形式展現(xiàn), 蒙太奇照片中從指定角度所看到的風電機組被有層理地排列。

對于大型風電機組來說,其運轉(zhuǎn)速度會慢于比其規(guī)模小的風電機組,那么從影響風電場視覺外觀的角度考慮,擁有較少大型風電機組的風電場會比擁有較多小規(guī)模風電機組的風電場更受歡迎。另外還有一點,規(guī)則的或直線型的風電場布局會比不規(guī)則的風電場布局受歡迎。





