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摘要：近年来，我国风力发电场的建设與开发处于发展的高峰的阶段，风电场场址和机位的有效性选择，直接决定了风力发电场今后的运行效益。云贵高原地区有丰富的风资源可供开发利用，本文总结了云南高原风电场建设经验，结合风力发电原理、自然条件对风力发电之影响，分析了高原地区风电场建设应对措施及微观选址的重要技术要求和主要原则。
关键词：风力发电场、选址原则、高原设备选择
引言
云贵高原位于我国西南部，西起横断山脉，北邻四川盆地，东到湖南省雪峰山。包括云南省东、北部，贵州全省，广西壮族自治区西北部和四川、湖北、湖南等省边境，是我国南北走向和东北-西南走向两组山脉的交汇处，地势西北高，东南低，海拔1000米～4000米，是中国的第四大高原。起伏的山岭间，蕴藏着丰富的风资源。
云贵高原海拔较高，多山，属于暖湿气流交汇地区，风资源较为丰富。该区域风况较好的地区，其较大年平均风速基本都能达到6m/s以上，而且分布较为广泛，虽受到高原高海拔的影响，其空气密度会有所减小，导致风能密度降低，但是仍然具有较好的开发利用价值。据测算，云贵高原地区风能可开发容量为约为2000万千瓦.
一、云贵高原地区的自然条件对风力发电的影响
1.1 高原地区海拔对风力发电的影响度
云贵高原是冬夏温差较大的地区，冬季空气密度增大，风力发电机组（特别是失速型机组）的额定出力将增加，可能出现过发、过载现象；夏天空气密度降低，导致机组的出力下降，使风力发电机组的效率不能完全发挥。因此，需要对影响出力的叶片安装角等参数进行优化设置和必要的处理，尽量降低因空气密度变化带来的不利影响。
这一高原地区由于气温日温差大、相对湿度较高，光照强，游离电子增多，使得电器元件和设备较易凝露，带电体容易发生电晕现象，因此对风力发电机的定子绕组、转子绕组的绝缘要求高，必须进行防晕处理，才能满足在高海拔地区的运行要求。
为了各种电气设备的安全运行，箱式变压器内的各高、低压电气设备及变压器必须采用高原型产品，它们之间的安全净距需要用海拔修正系数予以修正，因此变压器箱体尺寸比一般变压器要大。
当海拔高度大于1000m时，风电场升压站配电装置的各种安全净距以及设备外绝缘水平需要进行修正，因此风力发电场升压站的占地面积较平原地区大，而且各电气设备都必须采用高原型产品。
1.2 高原地区气压对风力发电的影响度
气压与海拔关系密切。在地球引力的作用下，空气依附在地球周围并形成大气压。空气在地球引力的作用下，具有一定的质量，离地球表面越远（即海拔越高），气压越低。在同一高度上的大气压又随地理纬度的增加而降低，在1 km～5km范围内，递减率一般为l0kPa/ km。随着海拔的增加，大气压力下降，空气稀薄，空气中含氧量也随之减少。在高原地区，由于这种气压状况，风力发电的运行和顺利实施都会受影响，内耗也会增大。
1.3 高原地区温度对风力发电的影响度
风力发电机组的零部件受低温的影响是不同的。传动系统中的齿轮箱、主轴等主要部件承受冲击载荷，这类零部件须重点防止低温时的脆性断裂，因此应该采取适当的热处理方法、表面冷作硬化工艺和提高材料及零件表面加工质量等措施，提高机件的抗频繁冲击能力。
另外，避免机组在风速较高和低温情况下频繁投切启动、紧急制动等产生较大的冲击载荷的操作，也是很关键的。机舱底板和塔架等承受循环载荷的大型焊接构件，在高寒环境温度下存在低温疲劳问题。
1.4 雷击及冰冻等特殊天气对风力发电的影响度
云贵高原特别是云南地区积雨云成雷率较高。在积雨云中。水滴不断碰撞分裂，产生正负电荷，并各自不断聚集。若云层间或云和大地之间的电位差达到一定程度时，发生爆炸声即发生猛烈的放电现象（闪电），在放电的路径上，空气强烈增热，体积骤然膨胀，发生爆炸声 （雷声）。强烈雷暴有时会毁坏建筑物和击毙人畜，因此也常常会损坏风力发电设施。
云贵高原冬季较易出现的冰冻天气，容易导致测风仪、风标被冻住、叶片结冰等，从而导致测风数据不准，偏航和风机动力下降而影响正常发电。
二、高原地区风力发电场选址原则
云贵高原地区地形地貌复杂，沟谷纵横，峰峦起伏，山谷山脊陡坡众多，山脊与山谷走向各异，导致风流动状况十分复杂，风的不确定性表现突出，这就对准确选定风机位置有更高要求。
2.1 选址依据
微观选址的依据主要在充分利用风能资源和地形条件，依照相应的选址方法和选址区域图，首先把盛行风向确定出来，随后根据地形进行归类，有效划分为平坦和复杂这两种地形。地面粗糙度会对平坦地形和复杂地形造成影响，此外，复杂地形还要对地形特点讲行全面考虑。依据《风电场风能资源评估方法》（GB/T18710-2002），有效风能利用小时数、年平均风速以及有效风功率密度等是衡量风能资源的综合指标。按照我国实际的风能资源情况，我国风能区域等级划分等级分为：（1）风能资源丰富区，（2）风能资源次丰富区，（3）风能资源可利用区，（4）风能资源贫乏区。风资源丰富区标准为： 10m高处，年有效风功率密度大于200W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数大于5000h，年平均风速大于6 m/s。根据《风电场风能资源评估方法》（GB/T18710-2002）以及《风电场风能资源测量方法》（GB/T18709-2002）的规定，在分析和计算风能资源时，应就测风数据的完整性和合理性进行检验，实际测风应连续满12个月，且有效测风数据完整率达到98%以上。风能资源丰富区具有较好的风能资源，为理想的风电场建设区，应优先开发；风能资源可利用区，有效风功率密度较低，这对电能紧缺地区还是有相当的利用价值。实际上，较低的年有效风功率密度也只是对宏观的大区域而言，而在大区域内，由于特殊地形有可能存在局部的小区域大风区，因此，应具体问题具体分析，通过对这种地区进行精确的风能资源测量，详细了解分析实际情况，选出最佳区域建设风电场。 2.2 考虑地形
風速受地面粗糙度、山地和障碍物的影响风速处于近地层时会随着高度的变化而发生显著地改变，但因地面的粗糙程度各不一致，所以处于不同高度的风速也有着不同的变化。气流经过障碍物时会在下游逐步形成扰动区，使得处于扰动区的风速不断下降，而强劲的湍流会直接阻碍到风力发电场机组的运行，所以在安装风力发电场机组时，其位置的选择有着重要的关键性作用，尽力避开下流障碍物的扰动区。通常山高在向风面的5倍到10倍，背风面则是15倍，这段山地的水平距离即会影响风速，而越缓的坡度，越高的山脊，其受到背风面影响的实际水平距离就越远。
2.3 风机间距
风力发电机组间隔距离不合理，机组尾流所形成的气动干扰会对其它机组造成直接性影响，风能处于下游风轮地区将会逐渐降低平均量和时问量，致使电量直线下降。除此之外，尾流还会额外加上风剪切与湍流作用，促使风轮直接受到额外的脉动气动载荷，引起风轮结构发生振动，不断增多疲劳度和损伤度。风力发电机组的间隔距离要实现风力发电场整体效益最大化的要求，还要对提出的条件限制做适当满足，按照建设风力发电场地址的实际地形，合理科学的规划各机组的布局。
三、高原地区风力发电场的设备选择
3.1采用高原适用型的主变压器
主变压器本体、中性点设备中隔离开关、氧化锌避雷器、间隙CT均应采用高原型设备，安全距离及外绝缘值要比普通设备值大，减少温差变化导致的电晕放电，提高安全运行可靠性。
3.2采用高效风力发电机组
采用主动失速型定桨距风力发电机组。使用主动失速的风力机时，将桨时节距推进到可获得最大功率位置；当风力发电机组超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整到额定值。由于功率曲线在失速范围的变化率比失速前低得多，控制相对容易，输出功率将更平稳。
采用变桨距风力发电机组。对变桨距风力发电机组，由于其桨叶节距角是根据发电机输出功率的反馈信号来控制，不受气流密度变化的影响。无论是温度变化还是海拔引起空气密度变化，变桨距系统都能通过调整叶片角度，获得额定功率输出。风电机组浆叶的覆冰会使风轮运行不平衡，风速仪、风向仪和风速平衡装置的夜冰将影响机组的运行和控制。大温差易引起发电机绕组表面冷凝，可在发电机内部安装电加热器，提高设备温度。
3.3 采取有效防雷设备
风力发电机对防雷有较高要求，风机叶片是易受雷击的主要部位。在设备招标选型时，选择防雷接地措施较好的设备，做好防雷设备的保养与维修。（下转第139页）
（上接第138页）
设计时，采取接地模块与传统接地网相结合的方式，将雷击影响最小化。
中电投昆明联合200MW风电场位于昆明北部寻甸县联合乡，属于云贵高原区域，场区海拔2200-2600m。一期工程49.5MW风电场于2012年11月开工建设，2013年8月投入商业运行。风电场选取东汽FD89B高原型1500MW风力发电机、110kV三相双绕组有载调压变压器（高原升压型）、高原型跌落保险和氧化锌避雷器等高原型设备，提高了设备对高原环境的适应能力；提高铁塔强度强度以提高输电线路抗覆冰能力。通过前期对高原型风电场的研究，采取有针对性的设计方案，一期风电场运行情况良好，投产以来平均日产发电量47万千瓦时，平均月产发电量 1418万千瓦时，取得了良好的经济效益。
五、结论
云贵高原地区特殊的地理环境、气候环境，对风力发电机组的影响都非常大，不利因素非常多，要在高原地区建设风电场要采取针对性的措施和方案来预防和减小这些不利因素的干扰。
参考文献
[1]徐国宾，彭秀芳，土海军.风电场复杂地形的微观选址[J].水电
能源科学，2010 （04）：84-85.
[2]云南省电力设计院，中电投云南联合风电场可行性研究报告，2012.
[3]土改丛，楚宪峰，于德志，土建华，田建茹.风电场微观选址对
发电量影响的分析[J].可再生能源，2009（06）：357-358.
[4]孟繁超，宋晓美.5万千瓦风电场可行性研究[J].科技信息，2011（21）：11-13.
关键词：风力发电场、选址原则、高原设备选择
引言
云贵高原位于我国西南部，西起横断山脉，北邻四川盆地，东到湖南省雪峰山。包括云南省东、北部，贵州全省，广西壮族自治区西北部和四川、湖北、湖南等省边境，是我国南北走向和东北-西南走向两组山脉的交汇处，地势西北高，东南低，海拔1000米～4000米，是中国的第四大高原。起伏的山岭间，蕴藏着丰富的风资源。
云贵高原海拔较高，多山，属于暖湿气流交汇地区，风资源较为丰富。该区域风况较好的地区，其较大年平均风速基本都能达到6m/s以上，而且分布较为广泛，虽受到高原高海拔的影响，其空气密度会有所减小，导致风能密度降低，但是仍然具有较好的开发利用价值。据测算，云贵高原地区风能可开发容量为约为2000万千瓦.
一、云贵高原地区的自然条件对风力发电的影响
1.1 高原地区海拔对风力发电的影响度
云贵高原是冬夏温差较大的地区，冬季空气密度增大，风力发电机组（特别是失速型机组）的额定出力将增加，可能出现过发、过载现象；夏天空气密度降低，导致机组的出力下降，使风力发电机组的效率不能完全发挥。因此，需要对影响出力的叶片安装角等参数进行优化设置和必要的处理，尽量降低因空气密度变化带来的不利影响。
这一高原地区由于气温日温差大、相对湿度较高，光照强，游离电子增多，使得电器元件和设备较易凝露，带电体容易发生电晕现象，因此对风力发电机的定子绕组、转子绕组的绝缘要求高，必须进行防晕处理，才能满足在高海拔地区的运行要求。
为了各种电气设备的安全运行，箱式变压器内的各高、低压电气设备及变压器必须采用高原型产品，它们之间的安全净距需要用海拔修正系数予以修正，因此变压器箱体尺寸比一般变压器要大。
当海拔高度大于1000m时，风电场升压站配电装置的各种安全净距以及设备外绝缘水平需要进行修正，因此风力发电场升压站的占地面积较平原地区大，而且各电气设备都必须采用高原型产品。
1.2 高原地区气压对风力发电的影响度
气压与海拔关系密切。在地球引力的作用下，空气依附在地球周围并形成大气压。空气在地球引力的作用下，具有一定的质量，离地球表面越远（即海拔越高），气压越低。在同一高度上的大气压又随地理纬度的增加而降低，在1 km～5km范围内，递减率一般为l0kPa/ km。随着海拔的增加，大气压力下降，空气稀薄，空气中含氧量也随之减少。在高原地区，由于这种气压状况，风力发电的运行和顺利实施都会受影响，内耗也会增大。
1.3 高原地区温度对风力发电的影响度
风力发电机组的零部件受低温的影响是不同的。传动系统中的齿轮箱、主轴等主要部件承受冲击载荷，这类零部件须重点防止低温时的脆性断裂，因此应该采取适当的热处理方法、表面冷作硬化工艺和提高材料及零件表面加工质量等措施，提高机件的抗频繁冲击能力。
另外，避免机组在风速较高和低温情况下频繁投切启动、紧急制动等产生较大的冲击载荷的操作，也是很关键的。机舱底板和塔架等承受循环载荷的大型焊接构件，在高寒环境温度下存在低温疲劳问题。
1.4 雷击及冰冻等特殊天气对风力发电的影响度
云贵高原特别是云南地区积雨云成雷率较高。在积雨云中。水滴不断碰撞分裂，产生正负电荷，并各自不断聚集。若云层间或云和大地之间的电位差达到一定程度时，发生爆炸声即发生猛烈的放电现象（闪电），在放电的路径上，空气强烈增热，体积骤然膨胀，发生爆炸声 （雷声）。强烈雷暴有时会毁坏建筑物和击毙人畜，因此也常常会损坏风力发电设施。
云贵高原冬季较易出现的冰冻天气，容易导致测风仪、风标被冻住、叶片结冰等，从而导致测风数据不准，偏航和风机动力下降而影响正常发电。
二、高原地区风力发电场选址原则
云贵高原地区地形地貌复杂，沟谷纵横，峰峦起伏，山谷山脊陡坡众多，山脊与山谷走向各异，导致风流动状况十分复杂，风的不确定性表现突出，这就对准确选定风机位置有更高要求。
2.1 选址依据
微观选址的依据主要在充分利用风能资源和地形条件，依照相应的选址方法和选址区域图，首先把盛行风向确定出来，随后根据地形进行归类，有效划分为平坦和复杂这两种地形。地面粗糙度会对平坦地形和复杂地形造成影响，此外，复杂地形还要对地形特点讲行全面考虑。依据《风电场风能资源评估方法》（GB/T18710-2002），有效风能利用小时数、年平均风速以及有效风功率密度等是衡量风能资源的综合指标。按照我国实际的风能资源情况，我国风能区域等级划分等级分为：（1）风能资源丰富区，（2）风能资源次丰富区，（3）风能资源可利用区，（4）风能资源贫乏区。风资源丰富区标准为： 10m高处，年有效风功率密度大于200W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数大于5000h，年平均风速大于6 m/s。根据《风电场风能资源评估方法》（GB/T18710-2002）以及《风电场风能资源测量方法》（GB/T18709-2002）的规定，在分析和计算风能资源时，应就测风数据的完整性和合理性进行检验，实际测风应连续满12个月，且有效测风数据完整率达到98%以上。风能资源丰富区具有较好的风能资源，为理想的风电场建设区，应优先开发；风能资源可利用区，有效风功率密度较低，这对电能紧缺地区还是有相当的利用价值。实际上，较低的年有效风功率密度也只是对宏观的大区域而言，而在大区域内，由于特殊地形有可能存在局部的小区域大风区，因此，应具体问题具体分析，通过对这种地区进行精确的风能资源测量，详细了解分析实际情况，选出最佳区域建设风电场。 2.2 考虑地形
風速受地面粗糙度、山地和障碍物的影响风速处于近地层时会随着高度的变化而发生显著地改变，但因地面的粗糙程度各不一致，所以处于不同高度的风速也有着不同的变化。气流经过障碍物时会在下游逐步形成扰动区，使得处于扰动区的风速不断下降，而强劲的湍流会直接阻碍到风力发电场机组的运行，所以在安装风力发电场机组时，其位置的选择有着重要的关键性作用，尽力避开下流障碍物的扰动区。通常山高在向风面的5倍到10倍，背风面则是15倍，这段山地的水平距离即会影响风速，而越缓的坡度，越高的山脊，其受到背风面影响的实际水平距离就越远。
2.3 风机间距
风力发电机组间隔距离不合理，机组尾流所形成的气动干扰会对其它机组造成直接性影响，风能处于下游风轮地区将会逐渐降低平均量和时问量，致使电量直线下降。除此之外，尾流还会额外加上风剪切与湍流作用，促使风轮直接受到额外的脉动气动载荷，引起风轮结构发生振动，不断增多疲劳度和损伤度。风力发电机组的间隔距离要实现风力发电场整体效益最大化的要求，还要对提出的条件限制做适当满足，按照建设风力发电场地址的实际地形，合理科学的规划各机组的布局。
三、高原地区风力发电场的设备选择
3.1采用高原适用型的主变压器
主变压器本体、中性点设备中隔离开关、氧化锌避雷器、间隙CT均应采用高原型设备，安全距离及外绝缘值要比普通设备值大，减少温差变化导致的电晕放电，提高安全运行可靠性。
3.2采用高效风力发电机组
采用主动失速型定桨距风力发电机组。使用主动失速的风力机时，将桨时节距推进到可获得最大功率位置；当风力发电机组超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整到额定值。由于功率曲线在失速范围的变化率比失速前低得多，控制相对容易，输出功率将更平稳。
采用变桨距风力发电机组。对变桨距风力发电机组，由于其桨叶节距角是根据发电机输出功率的反馈信号来控制，不受气流密度变化的影响。无论是温度变化还是海拔引起空气密度变化，变桨距系统都能通过调整叶片角度，获得额定功率输出。风电机组浆叶的覆冰会使风轮运行不平衡，风速仪、风向仪和风速平衡装置的夜冰将影响机组的运行和控制。大温差易引起发电机绕组表面冷凝，可在发电机内部安装电加热器，提高设备温度。
3.3 采取有效防雷设备
风力发电机对防雷有较高要求，风机叶片是易受雷击的主要部位。在设备招标选型时，选择防雷接地措施较好的设备，做好防雷设备的保养与维修。（下转第139页）
（上接第138页）
设计时，采取接地模块与传统接地网相结合的方式，将雷击影响最小化。
中电投昆明联合200MW风电场位于昆明北部寻甸县联合乡，属于云贵高原区域，场区海拔2200-2600m。一期工程49.5MW风电场于2012年11月开工建设，2013年8月投入商业运行。风电场选取东汽FD89B高原型1500MW风力发电机、110kV三相双绕组有载调压变压器（高原升压型）、高原型跌落保险和氧化锌避雷器等高原型设备，提高了设备对高原环境的适应能力；提高铁塔强度强度以提高输电线路抗覆冰能力。通过前期对高原型风电场的研究，采取有针对性的设计方案，一期风电场运行情况良好，投产以来平均日产发电量47万千瓦时，平均月产发电量 1418万千瓦时，取得了良好的经济效益。
五、结论
云贵高原地区特殊的地理环境、气候环境，对风力发电机组的影响都非常大，不利因素非常多，要在高原地区建设风电场要采取针对性的措施和方案来预防和减小这些不利因素的干扰。
参考文献
[1]徐国宾，彭秀芳，土海军.风电场复杂地形的微观选址[J].水电
能源科学，2010 （04）：84-85.
[2]云南省电力设计院，中电投云南联合风电场可行性研究报告，2012.
[3]土改丛，楚宪峰，于德志，土建华，田建茹.风电场微观选址对
发电量影响的分析[J].可再生能源，2009（06）：357-358.
[4]孟繁超，宋晓美.5万千瓦风电场可行性研究[J].科技信息，2011（21）：11-13.