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1、中国电力投资集团公司河南分公司河南方城风电场工程预可行研究报告中国水电顾问集团西北检测设计研究院2006年1月.西安中国电力投资集团公司河南公司河南方城风电工程预可行性研究报告中国水电顾问集团西北预测设计研究院2006年1月主管院长: 廖元庆主管院总工: 宋臻主管院总经: 谢志勇项目经理: 王化中项目设总: 刘伟 李勇中国电力投资集团公司河南分公司参加工作人员:井广秀 计划发展部经理程东航 计划发展部副经理殷晓军 计划发展部副经理张 航 项目主管余石虎 项目主管目录1 概述1.1方城风电场工程简介-1-11.2方城风电场项目业主-1-21.3中电投集团河南分公司实施CDM项目介绍-1-22 工
2、程建设的必要性2.1合理开发利用风能资源,符合能源产业发展方向-2.-12.2合理开发利用风能资源,实施地区电力可持续发展-2.-22.3地区国民经济可持续发展的需要-2-22.4加快能源电力结构调整的需要-2-32.5改善生态.保护环境的需要-2-42.6开发电力.促进当地旅游业的发展-2-53 工程任务和规模3.1地区社会经济现状及发展规划-3-13.2地区电力系统现状及发展规划-3-73.3供电范围及设计水平年-3-123.4工程建设规模-3-124 风力发电场场址选择-4-15 风能资源5.1区域风资源概况-5-15.2方城气象站-5-25.3风电场测风资料-5-55.4风电场风资源计
3、算-5-75.5风力资源综合评价-5-106 工程地质6.1工程概况-6-16.2完成工作量及审查依据-6-16.3场区基本工程地质条件-6-211.5综合评价和结论-11-412 项目投资估算12.1编制说明-12-112.2投资估算表-12-413 财务效益初步评价13.1概述-13-113.2财务投资和费用计算-13-113.3财务效益计算-13-313.4清偿能力分析-13-313.5盈利能力分析-13-413.6敏感性分析-13-413.7财务评估结论-13-514 结论 -14-11概论批准: 宋 臻编辑: 刘 玮 李 勇1 概述1.1 方城风电场工程简介 方城县位于河南西南部,属
4、南阳市、唐、白河上游,南阳盆地东北缘,处于北亚热带与南暖温带,长江流域与淮河流域,南阳盆地与黄淮平原,伏牛山脉与桐柏山脉,华北地台与秦岭地糟的分界线上.地处东经1122811324,北纬33043337之间.县城距省会郑州202,距南阳市政府驻地南阳52。县境内东北部，因山地突然沉陷而形成自然缺口，东北窄西南宽，呈喇叭形，是南北气团进出南阳盆地的走廊，风多风大，俗称“风口”。方城县属季风气候，全年最多风向是东北风，次多风向是西南风。河南方城风电场地理位置示意图见图1.1。 方城风电场位于河南省南阳市方城县境内，分为南北两个场区。北区西起齐庄，东至老坡场附近，东西长约10、南北宽约2：南区风电场
5、西起石窝五神庙，东至小酒店张庄之间，向东包括社旗县的曹庄东杏沟之间的部分区域，长约7.3、宽约2.5。该区域为缓坡丘陵，地势较开阔，平均高程400m600m。地表岩石裸露，表面无植被。全部为非基本农田，风电场内散布少数村庄，无压覆重要矿床。根据河南省发改委2005年4月编制的河南省风电场选址报告，方城风电场能资源是目前河南省最好的地区之一。 根据方城县“十一五”电网规划报告，方城县现有110kv变电所两座，其中一座为方城变电所，位于风电场西北约8处，2台主变压器，型号分别为SFS7-31500/110/35/10和SFSZ7-31500/110/35/10.有进出线间隔，有控制屏位，风电场采用
6、一回35kv架空输电线路与方城110kv变电所连接，具备上网条件。 根据现场调查结果，方城风电场初分南、北两个区域进行建设，其中北区由玉皇顶划分为西滹沱场址和老坡场场址，南区为竹园村场址。工程规划装机30MW至50MW.分期建设。本期预可研阶段规划装机约20MW.依据风资源分析计算成果和风机设备初步选型，本次分以下三个方案进行分析和计算： 方案1：安装28台单机容量为750kw风力发电机组，总装机容量21MW:定的清洁机制的范围，从而获得减排义务国资助的可能性大。随着河南方城风电场工程的实施以及后续工程的扩建，风电场装机容量将不断扩大，若有先进技术或额外资金的支持，可较大幅度减轻方城风电场及河
7、南省其它风电项目的投资压力和生产运行成本，对风项目大发展有着积极地促进作用。积极寻求有效途径，出售在项目经营过程中减排的温室气体，即可获得更好的经济效益。发展清洁能源的开发机制，得到高排放温室气体的国家对CDM项目的资助，既可持续扩大河南省环境保护的宣传影响，还能够促进在建项目的的实施和提高建成后风电项目的经营综合经济效益，进一步促进风电事业发展。4风力发电场场选择批准：宋臻核定：董德兰审查：李云虹校核：刘玮编写：吉超超4 风力发电场场址选择根据河南省发改委2005年4月编制的河南省风电场选址报告，河南省有南阳市方城风电场、三门峡湖滨区黄河风电场等8个风电场风能资源比较好，具备风能资源开发和风
8、电场建设条件。河南省风电场选址报告中推存的风电场平均风速和风能指标见4.1。表4.1 河南省各风电场风能指标比较表风场名称实测风速（m/s）代表年年平均风速（m/s）风功率密度（m/s）三门峡湖滨区黄河风电场5726.365.906.80232.3383.7三门峡市池韶山风电场5.415.785.255.40287.1291.2南阳市方城风电场6.397.296.937.79465.7524.8信阳市天目山风电场5.335.945.796.31234.865.8焦作市沁阳市云台风电场4.465.005.716.14436.6450.9信阳市新县大别山风电场6.265.80209.8信阳市商场县
9、黄柏山风电场4.915.71290.6信阳市信阳县鸡公山风电场4.875.464.945.34124.649.8备注：风速、风功率密度为10m高度数值。由表4.1可以看出，河南省风能指标以方城风电场为最优。待选的方城风电场位于河南省南阳市方城县境内。分为南北两个场区。北区西起齐庄，东至老坡场附近，东西长约10km、南北宽约2km；南区风电场西起石窝五神庙，东至小酒店张庄之间，向东包括社旗县的曹庄东杏沟之间的部分区域，长约7.3km、宽约2.5 km。该区域为缓坡丘陵，地势较开阔,平均高程400600m。地表岩石裸露,表面无植被,全部为非基本农田，风电场内散布少数村庄,无压覆重要矿产。 风电场正
10、北方向是一个山口,风从山口吹来，第一次加速，到老坡场和滹沱后岗，由于地形升约100400m，第二次加速，增速效益明显，风力资源十分丰富。场址内设有老坡场和滹沱后岗2个10m测风塔，有完整1年测风资料，老坡场和滹沱后岗测风塔实测10m高度的平均风速分别为7.22 m/s和5.29 m/s，具有很大的风电开发价值。方城县境内交通施工条件便利，风电场可通过方城110kV变电站与河南主网相连，上网条件好。场址内冰暴和雷暴等自然灾害少。 综上所述，待选的方城风电场场址是较为理想的风电场建设运行场址。5 风能资源批 准：宋江臻核 定：董德兰审 查：李云虹校 核：刘 玮编 写：吉超盈 孙宁宁 李庆庆5 风能
11、资源5.1区域风资源概况河南省地处我国中部，地处我国地势第二与第三阶段的过渡地带，西部山地与东部平原的过渡地带。受东亚季风的影响，具有典型的大陆性气候特征。冬季冷空气活动频繁，强冷空气和寒潮常带来大风天气，盛行寒冷干燥的偏北风；春季干旱多大风；秋季风速一般较小。 河南省风能资源的分布，主要是受地形影响所致。风能资源丰富地区主要分布在北部太行山，西部伏牛山，中南部方城县、天目山，南部太行山以及黄河沿岸三门峡地区，上述地区均位于山区，地势较高。河南省风能资源分布情况见表5.1。表5.1 河南省风能资源分布情况表区域风能区划风功率密度（W/）北部太行山I230380中部及南部大别山I120520东部
12、鹤壁周边及开封黄河两岸河滩II100200界于北部洛阳至三门峡河谷III50150东部平原地区IV100南阳市城县位于河南省西南部，唐、白河上游，南阳盆地东北缘，处于北亚热带与南暖温带、长江流域与淮河流域、南阳盆地黄淮平原、伏牛山脉与桐柏山脉，华北地台与沁岭地槽的分界线上，风能资源丰富，位于河南省中部及南部大别山I类风能区划区域内。方城风电场区域为缓坡丘陵，地势较开阔，风电场正北方向是一个山口，风从山口吹来，第一次加速，到老坡场和滹沱后岗，由于地形抬升约100400m，第二次加速，增速效益明显。5.2方城气象站5.2.1基本情况方城气象站距方城风电场约8km，1957年设立，位于方城县城南，1
13、959年迁至县城北关外，1963年又迁至县城北关外郊至今。现站址位于东经11300，北纬3317，观测场高程160.4m。方城气象站属国家基本气象站，记录有完整连续的气象资料，可作为分析本地区风力资源的参证站。根据方城气象站1971-2000年30年气象资料统计，年平均气温14.4C，年平均气压997.6hpa，年平均水气压13.8hpa，年平均降水量802.3mm。方城气象站气象要素统计见表5.2。表5.2 方城气象站气象要素统计表（19712000年）项 目123456789101112全年平均气压（hpa）100751005.11001.3995.5991.7986.8984.2988.
14、2995.41001.41005.51007.8977.6平均气温（C）0631801512042522672582121548526144极端最高气温（C）190227282332370411390392382331261202411极端最低气温（C）-11.5-136-7.3-1.34.511.516.713.66.5-2.2-6.9-17.8-17.8平均水气压（hpa）4.35.07.312.016.421.428.226.919.012.57.95.013.8相对湿度(%)68667070706981817773716872降水量( mm)10.815.831.648.870.011
15、4.0191.6157.572.055.625.19.4802.3平均风速（m/s）2.83.03.23.22.72.62.52.42.32.32.62.72.7最多风向NECNENENENECSSWSWNENENECNECNECNECNEC频率（%）171918171712131313142017221624152115211517552多年年平均风速方城气象站自1957年建站以来民有48年的气象观测资料，根据相关规范求，本阶段选取近30年（19752004年）的气象资料进行统计分析计算，方城气象站19752004年年平均风速统计值见表5.3，年平均风速变化直方图见图5.1。表5.3 方城气
16、象站近30年年平均风速统计表 单位：m/s年份平均风速年份平均风速19753.419912.419763.219922.419773.119932.419782.919942.519792.619952.119802.519962.219812.519972.219822.619982.219832.819992.019842.820002.019852.620012.119862.720021.919872.720032.019882.620042.019892.6均值2.51990 根据资料统计近30年年平均风速为2.49m/s，近20年年平均风速为2.31m/s，近10年年平均风速为2.
17、07m/s。从上述图表可以看出，从70年代到现在，方城气象站年年平均风速有逐年减小的趋势，与全国其它气象站近年来的变化基本一致。经调查分析，这与气象站周围高大建筑物逐年增多及全球气候变化有关。5.2.3月平均风速方城气象站19752004年各月平均风速直方图见图5.2由图5.2可以看出，该地区大风月集中在14月份,小风月集中在710月份。也就是说，冬春季风大，夏秋季风小。5.2.4气象站50年一遇极大风速 根据方城气象站近20年(19812000年)实测年最大风速，采用极值I型概率分布统计出50年一遇10m最大风速为21.4m/s。推算至风力发电机组轮毂55m和65m高度50年一遇最大风速分别
18、为27.3m/s和27.9m/s（切变指数取1/7），55m和65m高度50年一遇极大风速分别为38.2m/s和39.1m/s(50年一遇极大风速取50年一遇最大风速的1.4倍)。50年一遇最大风速计算公式为：V式中；V为风速；u=14.84为分布位置参数；a=0.5973为分布尺度参数。5.3风电场测风资料5.3.1基本测风资料河南省风电场选址工作时,于2004年11月分别在老坡场、金银店、姜庵三处各安装了1座10m 高测风塔，中期检查后将金银站、姜庵两处调至滹沱后岗和粮所。分别在塔高10m处安装上海气象仪器厂生产的EL电接向风速仪一台，记录仪为山东济南恒生电器有限公司出产的ZFJ2型风力记
19、录仪。2005年9月中电投河南分公司又分别在小尖山、小风口、竹园村三处各设立了1座40m高测风塔，在后滹沱后岗设立1座70m高的测风塔，安装有美国NRG测风仪器。方城风电场测风塔基本情况见表5.4，测风塔地理位置见图5.3。 表5.4 方城风电场测风塔基本情况表塔名东经北纬高程(m)测风高度(m)老坡场11306331153010滹沱后岗1130315”331215”20310粮所1130651”331450”13210后滹沱后岗（1071）1130242”331253”19210、25、40、50、60、70小尖山（1041）1130323”331248”19310、25、40竹园村（104
20、2）1130452”330859”19710、25、40小风口（1043）1130522”331211”37310、25、40基本测风资料情况如下：（1） 老坡场10m测风塔有2004年11月15日2005年11月30日（10m）逐小时风速向资料，其中2004年12月23日2005年1月5日、2004年3月10日4月3日缺测。（2） 滹沱后岗10m测风塔有2005年1月5日2005年11月30日（10m）逐小时风速风向资料。（3） 后滹沱后（1071）70m测风塔有2005年9月24日2005年11月30日（10m、25m、40 m、50m、60m、70m）十分钟风速风向资料。（4） 小尖山（
21、1024）、竹园村（1042）、小风口（1043）40 m测风塔分别有2005年9月24日2005年11月30日（10m、25m、40m）十分钟风速风向资料。5.3.2测风数据处理 老坡场、滹沱后岗10m测风塔分别位于方城风电场老坡场、西滹沱场址内。本次计算分别采用老坡场、滹沱后岗10m测风塔的测风资料及方城县气象站的数据进行风能资源的分析与计算。数据检验、处理及订正采用北京本联能公司编制的风电场测风数据验证和评估软件进行分析计算。1、 数据检验与处理按照GB/TA18710-2002风电场风能资源评介方法，对原始数据进行合理性检验，删除不合理数据。将老坡场与滹沱后岗10m测风数据分象限进行相
22、关分析，然后根据相关方程式互相插补缺测数据，分别得到老坡场、滹沱后岗10m高度2004年12月1日2005年11月30日完整1年测风数据，有效数据完整率为96.5%，大于90%，可以作为设计计算的依据。2、 数据订正分别用老坡场、滹沱后岗10m高度测风数据与方城气象站同期记录数据分象限相关分析，各象限相关性较好。然后分象限按方城气象站多年平均风速进行数据订正。根据方城气象站资料统计，气象站30年年平均风速为2.49m/s,近20年年平均风速为2.31 m/s。而与现场同期记录（2004年12月2005年11月）的气象站年平均为2.28m/s，比近30年的水平小0.21m/s,比近20年的水平小
23、0.03m/s,比近10年的水平大0.21。考虑到近十年平均风速更能代表近年风速状况，因此，本次采用近10年平均风速订正结果。老坡场10m测风塔订正前10m测高度平均风速为7.87m/s,订正后10m高度平均风速为7.72m/s。滹沱后岗10 m测风塔订正前10m高度平均风速为5.75m/s，订正后10m高度平均风速为5.29m/s。5.4风电场风资源计算5.4.1空气密度 根据方城气象站30年平均气温、气压和绝对湿度计算空气密度，计算公式如下： P式中：t为年、月平均气温；p为年、月平均气压；e为年、月平均绝对湿度。计算得出方城空气密度为1.209kg/。5.4.2风能计算滹沱后岗、老坡场1
24、0m测风塔分别位于方城风电场西滹沱、老坡场场址内，和周围地形地势接近，对该区域风资源具有一定的代表性，故方城风电场西滹沱，老坡场场址区分别以滹沱后岗、老坡场10m测风塔为代表进行风能计算。（1）平均风速及风功率密度 根据订正后的滹沱后岗测风塔10m高度测风资料统计，滹沱后岗年平均风速为5.29m/s，年有效风速（3.0m/s21.0m/s）和（4.0m/s25.0m/s）时数分别为7791h和6982h，平均风能密度为474W/。各月平均风速及风功率密度统计见表5.5。表5.5各测风塔10m高度各月平均风速及风功率密度统计表 风速,m/s;风功率密度w/项目月份123456789101112年
25、滹沱后岗平均风速4.76.35.96.15.04.75.04.75.75.24.75.55.3风功率密度161370387314166120136156279181182201221老坡场平均风速6.07.08.18.56.87.67.17.17.17.06.38.37.2风功率密度274635680705405418392406439367361637474(2)风频曲线及威布尔参数风频曲线采用威布尔分布，概率分布函数用下式表示： 式中：V为风速；A、K为威布尔参数。用WASP程序进行曲线拟合计算，得到滹沱后岗测风塔10m高年平均风速为5.20m/s，平均风能密度226W/，威布尔参数A= 5.8，