选址方法

北极地区拥有丰富的风能、油气和航道资源。随着全球气候变暖，北极地区战略地位凸显，世界主要国家在北极地区的争夺和竞争日益激烈。在应对气候变化、积极开发可再生能源成为全球能源低碳发展共识的大背景下，研究北极风能资源评估、风电场选址、风电机组选型、风电场建设施工与装备、风电站设计及技术经济性分析，以及利用北极独特地理位置优势进行北半球联网、北极风电向东北亚地区输电、构建全球能源互联网等内容，对保障人类社会可持续发展、实现能源低碳发展、保障我国能源与地缘政治安全具有重大意义，可为国家电网公司推进全球能源互联网建设、推进国际化发展、科学制定公司发展战略规划等重大决策提供参考。 研究报告评估了全球风能、太阳能、地热能等可再生能源资源储量、主要地区资源储量、资源条件及分布情况；结合北极地区自然条件与气象数据，对北极地区总体及七海二岛地区的风资源进行了宏观评估，测算了北极地区风电可开发装机容量，提出了风电场宏观选址方法，并对重点地区进行了宏观选址分析；结合北极地区自然环境、经济社会发展、航海航运等，分析了北极地区的战略地位，以及我国参与北极科考、国际合作开发的战略与策略；梳理了远东西伯利亚地区煤炭、油气、水能资源储量与开发利用现状，分析了中俄能源开发合作前景，研究了俄罗斯电力建设相关法律制度；研究了北极地区七海二岛的平均风速、风功率密度等风能资源特性，对北极地区风电场规划与风机选型进行了分析，包括风机选型、机组适应性设计、机组类型及特性曲线、经济性评估等内容；研究了北极地区风电场建设施工与装备需求，进行了北极地区风电站、电气系统设计方案初步研究及投资估算与发电效益分析；研究了北极地区风电外送目标市场，以及向东北亚地区、欧洲地区、北美洲地区输电规划等内容；在考虑相关地区的负荷发展、电源建设与电网结构的基础上，研究了北极风电向中国输电方案，分析了送端电网和孤岛送电两种方式的可行性，探讨了采用柔性直流技术送风电的可行性；研究了北极风电与远东西伯利亚地区的火电、水电联合开发方案，包括火电与水电建设厂址、电站配套送电线路路径规划、电源电网建设的生态环境影响、风电消纳与受端电网调峰需求、风电与火电和水电联合输送的调峰特性等内容；研究了高寒、高湿、强风地区的输变电技术需求；测算了远东西伯利亚地区电源建设经济性，研究了北极风电送出技术经济性；开展了以北极为核心、基于全球可再生能源开发的全球能源互联网研究，给出了 2030 年、2050 年和 2100 年的全球联网情景方案，测算了跨时区峰谷调剂等联网效益。

统一潮流控制器（UPFC）作为柔性交流输电系统（FACTS）装置的一种，可以有效地调节线路潮流，控制节点电压，提高电力系统安全稳定运行。而合理选择统一潮流控制器的站址位置，是充分发挥其强大功能的前提，对电力系统影响重大。 2015年以前，中国在UPFC领域的研究仅限于理论仿真及实验室，并无工程应用，而全球共投运三套UPFC装置，分别位于美国、韩国、美国。2015年12月，南京西环网统一潮流控制器（UPFC）工程顺利投运，在南京220千伏晓庄~铁北双回线路加装UPFC，可实现对线路潮流的灵活、精确控制，解决输电瓶颈。该工程是我国首个自主知识产权的UPFC工程，也是国际上首个使用模块化多电平换流（MMC）技术的UPFC工程。2017年12月，苏州南部电网统一潮流控制器（UPFC）工程顺利投运，在500千伏木渎~梅里双线加装UPFC，可实现潮流、电压无功的灵活、精准控制。该工程是世界上第一个基于模块化多电平技术的500千伏UPFC工程，是目前世界上电压等级最高、容量最大、控制最复杂的UPFC工程，也是世界上首个500千伏电压等级的双回线路UPFC工程，创造了多项世界第一，对促进我国电力科技水平的提升具有重要意义。国内两个UPFC工程的投运标志着全球能源互联网最先进的柔性交流输电技术在江苏率先落地，我国在柔性交流输电技术上走在了世界最前列。国内两个UPFC工程均由本专利的专利权人单位全程设计，本专利亦是根据工程实际设计过程，总结、创新的产物，弥补了以往UPFC选所方法理论性较强，无法实际运用的弊端，兼顾理论性和实用性，较其它方法可以更有效地排除干扰项，方法简明、易理解、计算快捷，更快地得到最优及较优解。

经检索分析，该发明专利不属于现有技术，也没有任何单位或者个人就同样的发明在申请日以前向专利局提出过申请，并记载在申请日以后(含申请日）公布的专利申请文件或者公告的专利文件中。在风电场微观选址方面，最接近本发明专利的是某优秀硕士学位论文（以下简称“该论文”）《风力发电场微观选址与机型优化综合研究》，该论文讨论了风切变、湍流和尾流等对风机载荷和疲劳的影响，初步建立了以风机容量系数和风机排布间距为约束、以风电场发电量为目标的数学模型，给出了在进行风资源评估的具体步骤。但所提供的数学模型考虑的影响微观选址的约束因素还比较少，尚未考虑可利用率、尾流以及外部约束等不确定因素的影响。 本发明专利要求保护的一种高海拔山地风电场微观选址方法，根据订正后的测风数据和实测地形图，利用 CFD 方法对拟建风电场内区域风能资源进行模拟分析；根据拟建风电场区域的环境敏感因素调研结果确定有效开发区域；令风机间距在水平面投影距离 L 满足：其中θ为主导风向与山脊走向的夹角，根据风能资源模拟结果在有效开发范围内按照一定的布置准则对风电机组进行优化排布；从而通过使用精准度高的测风数据、地形图及风机间距计算方法提高了选址方法的准确性。通过使用实测地形图及优先确定有效开发区域，避免了后期风电机组安装时对安装位置的现场调整，从而提高了选址方法的使用便捷性。 在实际工程中，本领域内惯用的利用 GPS 到现场踏勘定点以确定机组安装位置的这种事后处理的方式，通常涉及对项目规划范围、装机容量和工程造价等诸多方面的调整，这将对某些项目造成颠覆性的影响，严重影响工程投资的经济效益和社会效益。根据审查指南第二部分第四章中 5.1 条关于发明解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题的陈述，本申请创新性的通过排除环境敏感因素去确定有效开发范围，从而获取最终的机组排布，避免了事后对机组安装位置的调整，很好的保证了工程投资的经济效益和社会效益，解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题，因此，本申请具有突出的实质性特点和显著的进步，其具备创造性。