风电场风能资源评估及微观选址方法2017-07-21
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风电场风能资源评估及微观选址方法
高兴建
（黑龙江华富风力发电穆棱有限责任公司,黑龙江穆棱157500）
摘要：风能资源评估是整个风电场建设、运行的重要环节，是风电项目的根本，对风能资源的正确评估是风电场建设取得良好经济效益的关键，
有的风电场建设因风能资源评价失误，建成的风电场达不到预期的发电量，造成很大的经济损失。本文主要针对风能资源评估及微观选址进行了分析
关键词：风电场;风能资源评估;微观选址方法1风能资源评估
风能资源评估包括三个阶段：区域的初步区域风能资源评估及微观选址。甄选、
1.1区域的初步甄选
建设风电场最基本的条件是要有能量丰
区域的初步甄选是根富，风向稳定的风能资源。
据现有的风能资源分布图及气象站的风资源情况结合地形从一个相对较大的区域中筛选较好的风能资源区域，到现场进行勘探，结合地形地貌和树木等标志物在万分之一地形图上确定风
应电场的开发范围。风电场场址初步选定后，
根据有关标准在场址中立塔测风。测风塔位置的选择要选具有代表整个风电场的风资源状况，具体做法：根据现场地形情况结合地形图，在地形图上初步选定可安装风机的位置，测风塔要立于安装风机较多的地方，如地形较复杂要分片布置立测风塔，测风塔不能立于风速分离区和粗糙度的过渡线区域，即测风塔附近应
地形较陡、树木等障碍物，与单无高大建筑物、
个障碍物距离应大于障碍物高度的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上；测风塔位置应选择在风场主风向的上风向位置。测风塔数
量依风场地形复杂程度而定：对于较为简单、平坦地形，可选一处安装测风设备；对于地形较为复杂的风场，要根据地形分片布置测风点。测风高度要最好风机的轮毂高度一样，应不低于风机轮毂高度的2/3，一般分三层以上测风。
1.2区域风资源评估
区域风资源评估内容包括：
对测风资料进行三性分析，包括代表性，一致性，完整性；测风时间应保证至少一周年，
资测风资料有效数据完整率应满足大于90％，
料缺失的时段应尽量小（小于一周）。根据风场测风数据处理形成的资料和长期站（气象站、海
《风电场风资洋站）的测风资料，按照国家标准
源评估方法》（GB/T18710-2002）计算风电机组轮毂高度处代表年平均风速，平均风功率密度，风电场测站全年风速和风功率日变化曲线图，风电场测站全年风速和风功率年变化曲线图，风电场测站全年风向、风能玫瑰图，风电场
风能玫瑰图，风电场测站的风切测站各月风向、
变系数、湍流强度、粗糙度；通过与长期站的相关计算整理一套反映风电场长期平均水平的代
地表粗糙度、障表数据。综合考虑风电场地形、
碍物等，并合理利用风电场各测站订正后的测风资料，利用专业风资源评估软件（WASP、WindFarmer等），绘制风电场预装风电机组轮毂高度风能资源分布图，结合风电机组功率曲
按照国家标准《风力发线计算各风机的发电量。
电机组安全要求》（GB1845.1-2001）计算风电场预装风电机组轮毂高度处湍流强度和50
年一遇10min平均最大风速，提出风电场场址风况对风电机组安全等级的要求。根据以上形成的各种参数，对风电场风能资源进行评估，以判断风电场是否具有开发价值。
1.3微观选址目前，国内微观选址通常采用国际上较为流行的风电场设计软件WASP及WindFarmer进行风况建模，建模过程如下：
根据风电场各测站订正后的测风资料、地粗糙度，利用轮毂高度的风资源栅格文件形图、
满足精度及高度要求的`WindFarmer软件的三个输入文件，包括：轮毂高度的风资源栅格文件、测风高度的风资源栅格文件及测风高度的风资源风频表文件。采用关联的方法在Wind-Farmer软件中输入WASP软件形成的三个文件，输入三维的数字化地形图(1:10000或1:5000)，地形复杂的山地风电场应采用1:5000地形图，输入风电场空气密度下的风机功率曲线及推力曲线，设定风机的布置范围及风机数量，
湍流强度、风机最小间距、坡度、噪设定粗糙度、
声等，考虑风电场发电量的各种折减系数，采用修正PARK尾流模型进行风机优化排布。
根据优化结果的坐标，利用GPS到现场踏勘定点，根据现场地形地貌条件和施工安装条件进行了机位微调，并利用GPS测得新的坐标，然后将现场的定点坐标输入windfarmer中，采用粘性涡漩尾流模型对风电场每台风机发电量及尾流损失的精确计算。
2微观选址的基本方法
在风电场建设之前,前期的微观选址工作是关键而重要的一步。风电场场址恰当与否直接影响电厂建成投产后的风资源利用率、风电场年发电量以及风电场对周围环境等的影响。风电场微观选址工作涉及了气象、地质、交通、电力等诸多领域，以下简单论述选址工作的基本方法。
2.1资料分析法
首先搜集初选风电场址周围气象台站的历史观测数据,主要包括：海拔高度、风速及风平均风速及最大风速、气压、相对湿度、年降向、
雨量、气温及端最高最低气温以及灾害性天气发生频率的统计结果等。此外还应在初选场址内建立测风塔,并进行至少1年以上的观测，主要测量10m-
70m/100m的10分钟平均风速和
日平均气温、日最高和最低气温、日平均风向、
气压以及10分钟脉动风速平均值。这些风速的测量主要是为了根据风机功率曲线计算发电
对量,并计算场址区域的地表动力学摩擦速度。
测风塔数据进行整理分析，并将附近气象台站观测的风向风速数据订正到初选场址区域。分析气象观测数据及场址地表特征，根据以下条件判断初选区域是否适宜建立风电场：
a.初选风电场地区风资源良好，年平均风
30m速大于6.0-7.0m/s，风速年变化相对较小，
高度处的年有效风力时数在6000小时以上，风
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功率密度达到250W/m以上。b.初选场址全年盛行风向稳定，主导风向频率在30%以上。风向稳定可以增大风能的利用率、延长风机的使用寿命。c.初选场址湍流强度要小，湍流强度过大会使风机振动受力不均，降低风机使用寿命，甚至会毁坏风机。d.初选场址内自然灾害发生
沙尘暴、雷暴、地震、泥频率要低，对于强风暴、
石流多发地区不适宜建立风电场。e.所选风电场内地势相对平坦，交通便利，风电上网条件较好，并最好远离自然保护区、人类居住区、候鸟保护区及候鸟迁徙路径等。
2.2实际调研
以上方法主要针对条件较好区域,如果某些地区缺少历史测风数据，同时地形复杂，不适宜通过台站观测数据来订正到初选场址，可以通过如下方法对场址内风资源情形进行评估：
植物变形判别法、风成地地形地貌特征判别法、
当地居民调查判别法。貌判别法、
2.3微尺度模式的应用
随着数值模拟技术的快速发展,也由于资料分析法在资料的时空分辨率方面具有一定局限性,越来越多的高分辨率气象模式及流体力学计算软件被应用到风电场微观选址工作中.目前，最常用的风电场微观选址及风资源评估的软件有：
a.WAsP：WAsP(WindAtlasAnalysisandApplicationProgram)软件由丹麦RISΦ实验室开发，是基于比较平坦的地形设计的，可以由一
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个测风观测塔推算周围100km范围内的风能
WasP软件对风能资源评估适用于区资源分布。
域面积小，地形相对平坦地区。b.WindPro：WindPro软件是丹麦EMD公司设计的一款用于风电场选址及风资源评估的软件。考虑初选场址地形、地表粗糙度
