一旦一个场址被认为将会用于开发风电场，那么风电场的设计过程便开始了。风电场设计的基本目标是最大化电量产出，最小化资金投入和运行成本以及满足场址所需的施工要求。由于设计过程不可避免地受施工要求和成本等限制，设计目标最优化即是风险最小化，其中第一个任务便是提出风电场开发过程中的受限因素：

　　1.基于并网限制的最大装机容量；

　　2.场址分界线；

　　3.周边环境的限制，包括：道路、居民区、高架线等(其中居民区包括噪音影响、视觉影响、叶片转动产生的阴影闪烁等)；

　　4.风机供应商所提出的风机最小间隔；

　　5.风电场场址的通信信号限制。

　　上述受限因素可能随着与各方讨论协商的进程而会有所调整，但风电场预设计是必不可少的。依据预设计的要求，风电场装机容量应当遵从12 MW/km2这个范围。

　　考虑到风电场预布局，风电机组大小应当作为首要考虑因素。但是由于风机选型通常在风机供应商确定之后才能进行，因此在风电场预布局阶段，要么一律采用“普通的”风电机组，按照叶轮直径和轮毂高度区分风机大小，要么进行多次风电场预布局，每一次均采用特定的风电机组。

　　考虑到影响风机装机位置的因素，这些因素包括有最优化电量产出、视觉、噪音影响和风机载荷等。

　　最优化电量产出

　　一旦一个风电场的受限因素得到确定，那么风电场布局，也可以称之为风电场微观选址，将能得以实施。对于大多数风电项目来说，一个风电场的电量产出要比基础设施投入具有更高的经济敏感度，因此风电场布局应当将电量产出作为首要考虑参数。风电场具体设计一般采用WFDT软件，即“风电场设计工具”。因此如果就现有风电场已经分析出了一个风资源领域，那么风电场布局模型将能得以建立，并且可以预测电量产出以及相关的环境因素。

　　对于大型风电场来说，人工进行风电场布局比较不切实际，一般都会采用WFDT软件进行最优化电量产出的计算。计算电量产出的过程通常需要很多次的反复才能达到优化的结果，但即使结果只多出了1%的电量也是值得的，因为风电场基础设施投入的资金数目基本不会发生变化。使用WFDT软件进行风电场布局的过程中也会将噪音影响和视觉影响因素考虑其中。

　　视觉影响

　　在许多国家陆上风电场所造成的视觉影响是一个很重要的议题，尤其是在那些人口密集度很高的地区。使用计算设计软件可以计算出相关的视觉影响区域(ZVI)或者是视觉足迹(visibilityfootprint)。通常来讲，如果从所处位置可以看到风机的半个轮毂或整个轮毂或单个叶片尖的话，还不足以称该风电场已经产生了视觉影响。在风电场布局的过程中，一般会采用单面线框模式绘制地形图，用以凸显指定角度所看到的风电场的视觉效果，如下图所示。该效果图也可以进一步以蒙太奇照片的形式展现，蒙太奇照片中从指定角度所看到的风电机组被有层理地排列。

　　对于大型风电机组来说，其运转速度会慢于比其规模小的风电机组，那么从影响风电场视觉外观的角度考虑，拥有较少大型风电机组的风电场会比拥有较多小规模风电机组的风电场更受欢迎。另外还有一点，规则的或直线型的风电场布局会比不规则的风电场布局受欢迎。

　　噪音影响

　　在人口密集度高的国家，有些时候噪音影响会限制某些地区的风电场装机容量。近几年来随着制造技术的进步，风电机组运转时所产生的噪音已经得到了较大程度上的改善，但它仍会阻碍风电场的发展。主要体现在两个方面：首先，不像大多数传统行业，风电机组通常都安装在偏远地区，其背景噪音水平很低，尤其是晚间。当风速处于风电机组运转范围的低端时，背景噪音处于最低水平，那时风电机组所发出的噪音最为明显。其次，风电机组的噪音主要来源于叶尖、叶片尾缘、齿轮箱还有发电机，并且这些噪音不仅不会被屏蔽，还会逐渐增强。

　　风电机组制造商通常会提供噪音等级认证，目前在国际上通用的相关标准是“风电机组发电机系统：噪音测试技术”(IEC)。此标准是通过考虑噪音传播模式时计算极端条件下的预期噪音水平，通常是在离风电机组最近的居民区处，计算的结果与可接受的噪音水平，即法定的噪音水平作比较。类似的标准还有ISO。此外，风电机组制造商也可以提供风电机组所发噪音等级的保证书。

　　风机载荷

　　为了确保风电机组运转满足其设计条件，风电机组供应商应当规定其最小可接受的风机间距。间距设计主要依赖当地地形以及绘制的风能玫瑰图。如果风电机组间距小于5个转子直径(5D)，那么将会产生较高的尾流损失。对于风能玫瑰图上显示单向或双向的地域，在盛行风向下采取宽松间距布置风电机组或者是密集间距但垂直于盛行风向布置风电机组会比较合理。

　　然而，采取密集间距布置意味着风电机组将会受到更多布置在上游的风电机组尾翼湍流的影响。这些影响将会产生较高的机械载荷并且需要风电机组供应商确认这种布置方式不会影响风电机组质保要求。

　　如果单从风电机组间距的角度考虑，风电机组载荷也会受到来自“自然”湍流包括障碍物、地形、表面粗糙度、热效应以及极限风速等因素的影响。

　　基础设施建设

　　风电场基础设施建设包括土建工程-道路和排水建设、风电机组和测风塔基础建设以及接电站建设和电力工程-电力连接点(POC)设备、用以风电机组之间连接的地下电缆或高架线、地下电缆或高架线的开关保护和断开设备、变压器以及单个风电机组的开关设备(此设备通常在风电机组内部并且由风电机组制造商提供)。

　　风电场的土建工程和电力工程通常由不同于风电机组供应商的承包商设计并且安装。但是风电机组供应商通常提供SCADA系统。

　　如前所述，影响风电场经济效益的主要因素是该风电场的电量产出，然而，风电场的基础设施建设也非常重要，因为它直接影响了风电场的建设成本和项目进展。例如众所周知，对地质状况的不熟悉或基于天气原因无法在施工现场施工是延误项目进展和成本超出预算的主要原因。电力工程方面主要电力设施变压器和开关设备需要较长的交货时间，有时甚至能达数年。并网工程对项目的进展也会有一定的影响，因为一般并网工程都由电网运营商来承担而这样风电场开发商却无法掌控工程的进展情况。

　　土建工程

　　风电场的风电机组地基需要足够的坚固以支撑在极限载荷条件下运转的风电机组。通常风电场风电机组地基的设计条件是能够支撑风速在45-70m/s条件下运转的风电机组。

　　风电机组供应商通常会提供一个完整的技术手册，其中包括风电场风电机组地基的载荷，作为投标内容提供给项目招标单位。同时风电机组供应商也会提供相关的关于载荷等级的认证。

　　尽管风电场风电机组地基的设计对风电场项目开发极其重要，但它依然还算是一项相对简单的土木工程。

　　一个典型的风电场风电机组地基的直径可能会有13米，六角形，径深1-2米，由钢筋混凝土构成。一般地基的建设时间少于一周，但是如果风电场场址选在泥炭地或者是沼泽地，一定要事先将道路、地基以及排水等因素考虑清楚，以免在施工过程中受到这些因素的干扰。

　　对于风电场位于丘陵山地的地区，控制室和变电站应该坐落于比较安全的地方，当然这样也可以减轻视觉影响。

　　电力系统

　　风电机组电力系统一般通过中等电压(MV)电网连接，电压范围在10-35kV之间。大多数情况下电网由地下电缆组成，但是有些国家或地区采用高架线连接电网。高架线成本较低但是视觉影响较大，并且支撑高架线的木线竿也会影响起重机的使用，限制其空间移动。

　　风电机组发电机电压等级通常比较低，换句话说，低于1000V，通常为690V。一些大型的风电机组发电机的电压等级较高，大约3kV，但是这个电压等级依然没有高到足够满足风电机组相互之间可以实现经济性地连接。因此，每台风电机组需要配备一台变压器(干式变压器)以升压到中等电压，还需要配备相关的接电装置。此设备可以置于风电机组塔架底部外侧。

　　目前，许多风电机组供应商除了供应风电机组以外也连同变压器一起供给风电场，这种情况下风电机组终端电压将会达到中等电压并可直接并入风电场电网。

　　下面是一个典型的风电场电力系统布局图。风电场电网将电力汇集到一个中心点(对于大型风电场来说，是几个中心点)。中等电压电力系统由放射状的馈线组成，这不同于传统行业的电力系统，此电力系统不能形成环状母线，因此如果一条电缆或一台风电机组变压器出现了一个故障，将会引起所有通过馈线连接的风电机组断电。

　　电力连接点(POC)的命名国家与国家之间不尽相同，也可以称之为传输点，但是其定义却大抵相似：该连接点负责将电力从风电场传输至电力系统运营商和业主直至电网。风电场计量表通常安装在POC处或其附近，但是在某些情况下，POC处于高电压，计量表会安装在中等电压系统处用以节约成本并且可以计量变压器损耗。

　　公共电力连接点(PCC)-意指风电场电力系统也可以连接上其它客户-关于这个点风电场电力系统运营商和业主需要认真评估其对风电场所产生的影响。因为它可能带来的影响包括电压等级变化、电压闪变和谐波电流等。PCC通常会与POC有重合。

　　风电场电力系统需满足当地电力安全的要求并需要安全操作，它应该在资金成本、运行成本和可靠性之间达到一个最优化的平衡并且需要保证风电场满足电力系统运营商的技术要求。

　　SCADA系统

　　SCADA系统是风电场一个非常重要的组成部分，它充当了整个项目的“中枢神经”的角色。SCADA系统将单个风电机组、变电站和气象站的信息连接到一台计算机上，因此这台计算机以及相关的信息系统可以协助风电场运营商实时监测所有的风电机组以及整个风电场的运行情况。SCADA系统以十分钟为区间，采集这十分钟的数据为运营商提供风电场运行情况的参考。与此同时，它也会记录风电场的电量产出，风机可利用率以及错误信号。除了上述所列功能以外，SCADA系统还可以控制无功功率产出，进一步使得电网电压或频率得到控制，或者依据电网运营商的指令限制功率输出。

　　SCADA系统所连接的计算机与风电机组之间通过通信网络实现通讯，通信网络由光纤构成。光纤电缆一般都由电力承包商安装，由SCADA系统供应商测试。

　　为了简化合约，SCADA系统一般情况下都由风电机组供应商提供。但也会有独立供应商专供SCADA系统。

　　风电场采用SCADA系统有如下优势：

　　无论是什么类型的风电机组，SCADA系统的数据采集和分析模式相同，这一点对风电场业主和运营商非常重要，因为不是所有的风电项目都采用同一款机型。

　　SCADA系统对于风电机组可利用率的计算相对透明，这可以为风电机组质保提供依据。

　　除了上述必需的风电场运行所需设备以外，在项目成本允许的情况下，这里推荐在测风塔上安装永久性的气象监测设备。气象监测设备可以协助监测风电场的运行情况，如果风电场未按最初预算运行，那么原因是出于不良的机械运行还是由于风资源未达到预期标准将会至关重要，那么如果风电场没有很好的风资源数据的话，这将不太可能对于原因做出正确的判定。因此大型风电场通常会安装一台或多台永久性的气象监测设备，设备会与风电场同期安装。

　　建造事宜

　　风电场可以由单台风电机组或多台风电机组，有可能是数百台风电机组组成。无论项目规模如何，其设计方法和建造方式大抵相似。风电场建造在风能产业的记录里总体令人满意，很少出现交货延迟和预算超支的现象。

　　新加入风能产业的人习惯于将风电场视为普通的发电站，然而与普通的发电站相比风电场有几点明显的不同。传统的发电站是一套大型设备，建造完成之前不能发电，同时其需要详细复杂的土建工程并且建造风险是项目评估中非常重要的一部分。然而建造一个风电场与其说是建造一个大工程不如说是购买一批货车，风机的购置成本事先已谈妥，交货时间事先也已确定，就像购买货车一样。与此类似，电气部分事先也已确定价格、完成选型。土建工程方面会出现一些浮动的成本，但从整体项目成本角度来说，这些浮动的成本仅占很少的一部分。风电场的建造周期比传统的发电站要缩短很多，一个10MW的风电场数月内就能够轻松建成。

　　为降低成本及减轻对环境的影响，基本原材料通常采取现场采石取土建造。

　　成本

　　风电场的成本在很大程度取决于两个因素：风电场场址的复杂性和风电场的最大负载。如果风电场多岩石、非常潮湿、沼泽地或者是交通困难的话，那么该场址可以视为复杂场址。在风大以及负载大的场址建造风电场会产生更高的土建成本，也会提高对风电机组技术参数的要求。

　　风电机组的并网成本也很重要。并网成本受风电场与并网连接点的距离、电网的电压等级、电网运营商针对风电机组并网和电力系统使用的收费标准等因素影响。

　　试运行、运行和维护

　　如果风电场建设完成，那么试运行将会开始。“试运行”没有标准化的定义，但是通常来讲它包括了风电机组所有部件安装完成之后的一切运行活动。如果由经验丰富的人员操作，单台风电机组的试运行时间大约2天多些。

　　试运行通常包括对电气系统及风电机组的标准测试，以及对日常土建工程质量记录的全面检查。试运行阶段的测试对确保交付和维护的是高质量的风电场至关重要。

　　单台风电机组的长期可利用率通常要超过97%，这个数据要比传统发电站的可利用率高。然而，风电场从试运行到满功率运行需要大概几个月的时间，因此在这期间，试运行结束之后风电机组可利用率通常会从80%-90%直接升至长期的97%甚至更高。

　　风电机组供应商通常会为风电场提供为期2年-5年的质量担保，此质量担保将涵盖损失的收益，包括因修复故障所造成的停机损失和测试风电机组功率曲线等。如果风电机组功率曲线有缺陷，风电机组供应商将会赔付相应的经济损失。对于现在的风电场来说，风电机组很少出现功率曲线不符合质保要求的情况，但是风电机组的可利用率，尤其是新机型，在最初运行的几年时间里可能会低于预期水平。基本上每台风电机组在第一年的运行阶段都会遇到类似这样的“初期”困难，这在新机型上表现更明显。但是随着风电机组的运转，这些问题会得到解决并且可利用率会逐步提高。

　　试运转结束后，风电场将会交付给运行和维护团队。风电场一个典型的运行和维护团队一般是由2名技术人员负责20到30台风机。规模比较小的风电场不会再专门配备运行和维护团队而是请当地的技术人员定期检查风电场运行情况。通常每台风电机组比较典型的日常维护时间是40小时/年。

　　近些年来由于风电机组运行经验丰富，其可利用率一般都保持较高的水平。几乎所有主流市场的第三方运行公司都已成立并且逐步发展成熟。

　　建设风电场通常需要取得建设许可，建设许可以在一定程度上监察建设风电场对环境所造成的影响，比如噪音、鸟类活动、植物群和动物群等。与此类似，依据当地法规，风电场所发电力需要与当地电网运营商联系并入当地电网，因此，风电场除了拥有专业的运行和维护团队外，通常还会配有一个管理团队。很多风电场都有来自项目资金的支持因此也需要向支持方定期汇报风电场的运行情况。