文／張浩

風(fēng)電場(chǎng)集電線路優(yōu)化探討

文／張浩

經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)帶來(lái)對(duì)用電需求的持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳落實(shí)的風(fēng)電發(fā)展政策以及市場(chǎng)需求的拉動(dòng)使風(fēng)電工程建設(shè)市場(chǎng)有了極大的規(guī)模。國(guó)家可再生能源信息管理中心《2013年度中國(guó)風(fēng)電建設(shè)統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)報(bào)告》顯示：2012年概算單位造價(jià)每千瓦9036元，決算單位造價(jià)每千瓦7958元，我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)造價(jià)呈逐年下降趨勢(shì)。目前風(fēng)電場(chǎng)造價(jià)成本中機(jī)組（設(shè)備）約占75%左右，基礎(chǔ)設(shè)施約占20%，其他約占5%。其中風(fēng)電場(chǎng)集電線路的合理性是關(guān)系到整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)投資以及使用效率的主要因素。通過(guò)對(duì)幾種常見(jiàn)集電線路的分析，做如下幾個(gè)方面的論述。

風(fēng)電機(jī)組布置與集電線路的關(guān)系

風(fēng)電機(jī)組的合理布置對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量、場(chǎng)內(nèi)連接電纜線路投資、場(chǎng)內(nèi)電纜線路的長(zhǎng)度、場(chǎng)內(nèi)線路的電能損失有很重要的作用。風(fēng)電機(jī)組的布置需達(dá)到風(fēng)電機(jī)組各臺(tái)發(fā)電量最大，尾流影響最小的排列方式，根據(jù)現(xiàn)已建成的49.5MW風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址區(qū)域的風(fēng)能資源條件、地形條件，一般以行距（葉片直徑的4－8倍)和列距(葉片直徑的6－10倍)組合方式排列。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膯我皇⑿酗L(fēng)向或多風(fēng)向，風(fēng)電機(jī)組一般按矩陣式排布和分散式排布。方案如圖1所示。

風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的布置影響著集電線路路徑的曲折程度和分支線的多少。按現(xiàn)有的風(fēng)電機(jī)組技術(shù)，風(fēng)電機(jī)組單臺(tái)容量一般在2MW左右，風(fēng)電機(jī)組出口電壓經(jīng)箱變升至35kV后經(jīng)集電線路最終進(jìn)入升壓站。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的布置方式不同確定集電線路主干線的回路數(shù)，機(jī)電線路的回路數(shù)決定了集電線路路徑的長(zhǎng)短以及導(dǎo)線截面的大小,直接影響著整個(gè)工程的總投資。下面結(jié)合已建成的49.5MW風(fēng)電場(chǎng)集電線路的設(shè)計(jì)，對(duì)集電線路優(yōu)化和電能損耗進(jìn)行淺析。

工程案例分析

已建成的49.5MW風(fēng)電場(chǎng)位于新疆吐魯番地區(qū)，安裝33臺(tái)單機(jī)容量1.5MW的風(fēng)電機(jī)組，場(chǎng)址的海拔高度約在390m－500m，場(chǎng)地開(kāi)闊，地勢(shì)平坦。風(fēng)電機(jī)組布置及集電線路路徑圖如圖2所示。

圖2 49.5MW風(fēng)電場(chǎng)集電線路路徑示意圖（方案一已建成）

35kV線路共分3回進(jìn)線，分別為一線，二線和三線，均為單回路，一線接4#－9#、15#－19#風(fēng)電機(jī)組，二線接1#－3#、12#－14#、25#－29#，共11臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，三線接10#－11#、20#－24#、30#－33#，共11臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。其中主干線3條，支干線8條。集電線路亙長(zhǎng)14.634km。其中LGJ－120/25線路亙長(zhǎng)8.583km，LGJ－185/30線路亙長(zhǎng)6.051km。LGJ－120/25導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)輸送容量為11.9MVA，最大載流量260A(工作溫度70℃時(shí)）。LGJ－185/30導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)輸送容量為18.4MVA，最大載流量370A(工作溫度70℃時(shí)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)＜3000h）。導(dǎo)線使用情況及長(zhǎng)度以及桿塔型號(hào)數(shù)量如表1所示。

該布置35kV線路共分3回進(jìn)線，分別為一線，二線和三線，均為單回路，一線接30#－33#、20#－24#、25#－29#風(fēng)電機(jī)組，二線接10#－19#，共10臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，南線接1#－9#共9臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。其中主干線3條，支干線1條。集電線路亙長(zhǎng)11.55km。其中LGJ－120/25線路亙長(zhǎng)2.85km，LGJ－185/30線路亙長(zhǎng)5.72km。LGJ－240/30線路亙長(zhǎng)2.98km。LGJ－240/30導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)輸送容量為24MVA，最大載流量440A(工作溫度70℃時(shí)）導(dǎo)線使用情況、長(zhǎng)度以及桿塔型號(hào)數(shù)量如表2所示。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上案例可以看出，風(fēng)電場(chǎng)集電線路的合理布置對(duì)整個(gè)工程的造價(jià)影響是很大的?，F(xiàn)對(duì)集電線路的優(yōu)化進(jìn)行以下總結(jié)：

圖3 小草湖49.5MW風(fēng)電場(chǎng)集電線路路徑示意圖（方案二優(yōu)化后）

表1 導(dǎo)線使用情況、長(zhǎng)度以及桿塔型號(hào)數(shù)量

（1）通過(guò)小草湖風(fēng)電場(chǎng)的布局，不難看出升壓站的站址位置，直接影響到整個(gè)集電線路的走向及其布置，因此在風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)過(guò)宏觀選址后，應(yīng)結(jié)合選址報(bào)告和相關(guān)風(fēng)電機(jī)組的布置方案以及當(dāng)?shù)卣块T(mén)的土地規(guī)劃，擬定升壓站的站址位置；

（2）選擇集電線路路徑應(yīng)認(rèn)真對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的整個(gè)布局進(jìn)行研究，反復(fù)勘測(cè)，本著線路安全可靠、投資經(jīng)濟(jì)合理，避讓建筑物等，綜合考慮施工、運(yùn)行、維護(hù)、環(huán)保等原則，確定可行性路徑方案。盡量減少主干線和分支線的回路數(shù)；

（3）在桿塔和基礎(chǔ)選型方面應(yīng)做到根據(jù)不同的地形選型，做到線路運(yùn)行安全，節(jié)省廊道資源，不影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的布局的情況下選擇不同的桿塔型號(hào)和基礎(chǔ)形式，在地勢(shì)平坦地區(qū)可用鋼筋混泥土水泥桿，在廊道和土地資源比較緊缺的地區(qū)采用同桿或同塔進(jìn)行雙回或三回架設(shè)。在山區(qū)可采用桿塔混合的方式，盡量減少電纜的用量，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)積極引進(jìn)新型基礎(chǔ)（如巖石錨桿基礎(chǔ)、無(wú)張力灌注樁基礎(chǔ)、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)等）的應(yīng)用，減少開(kāi)挖及鋼筋混泥土的用量節(jié)省工程投資；

（4）導(dǎo)線截面的選擇，導(dǎo)線的費(fèi)用投資約占整個(gè)工程投資成本的10%左右，因此在技術(shù)成熟的條件下對(duì)同一回路，逐段不同容量采用經(jīng)濟(jì)的、不同截面的導(dǎo)線組合很有必要。一般在整個(gè)工程中選用最多三種型號(hào)的導(dǎo)線為宜，過(guò)多的導(dǎo)線型號(hào)會(huì)增加工程的施工難度，而且對(duì)后期線路的運(yùn)行維護(hù)也會(huì)帶來(lái)不便。

表2 LGJ-240/30導(dǎo)線使用情況、長(zhǎng)度及桿塔型號(hào)數(shù)量

表3 方案一與方案二經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

（作者單位：特變電工新疆新能源股份有限公司）