巢湖地区风电场粗糙度长度取值研究

巢湖地区风电场粗糙度长度取值研究

杨国庆

上海勘测设计研究院杨国庆

摘要：近年来随着风电项目的大量上马，风能资源丰富的内蒙古、东北、西北地区可开发风场急剧减少，在低风速机型日益成熟的条件下，陆上风场逐渐向风能资源并不丰富的中部地区进军，如安徽、江西、湖北等省。由于中部地区水库、湖泊、丘陵、高山、平原、城镇等地貌情况复杂，分布杂乱，因此对于风电场粗糙度长度的取值不能简单的参照粗糙度表设置，需要考虑场区内场区外多种情况，因地制宜的调整设置。本文利用巢湖地区两个测风塔实测数据和WT软件推求湖区山体风电场粗糙度长度取值范围及规律，为今后中部地区水库、湖泊周围的山区风电场风资源计算参数的选取提供参考依据。

关键词：巢湖；风电场；粗糙度；WT；软件1问题背景目前风电场风资源和发电量的计算，平原和海上主要采用Wasp软件，山区丘陵等复杂地形情况下主要采用WT软件，但WT软件里粗糙度设置并没有给出详细的设置要求和参数，一般计算时多结合Wasp软件给出的典型地形特征粗糙度长度表来设置粗糙度。鉴于欧洲国家水库较少，农场、山林一般成规模分布，故参数设置要简单的多。而巢湖作为第五大淡水湖地处于我国中部，湖边有山林、平原、城镇，粗糙度的设置需要因地制宜。粗糙度是描述大气边界层下垫面情况的一个因子，它受地表的森林植被、建筑和土地类型等影响，因此贴近实际的设置对于风资源进而到发电量的准确计算有着重要的意义。

软件中也给出了各种粗糙度长度值对应的典型地形，见下表：

巢湖东南侧以山区为主，从湖边到山林，垂直岸边由水至陆3公里范围内，粗糙度长度由0.0001迅速变化为0.2左右，如果严格按照粗糙度长度取值表进行粗糙度设置，就存在水面到陆地的突变，对风资源的计算影响较大，本研究就是基于测风资料和已经建成的风场实际发电量，来推求到粗糙度最符合实际的取值，从而为我国中部一些湖边山区风电场粗糙度长度的取值积累有用的经验。

2研究思路首先拟定圈定不同地类的范围，初步设置粗糙度，然后利用两个已知的测风塔的风资源数据，在模型空间中建立一个测风塔，输入风资源数据，在另一个测风塔位置上树立一台风机，计算该点的风资源，并与该点处测风塔的实测风资源数据参数作对比。经过不停的试算，最终确定最合适的粗糙度长度取值，并和典型地形特征粗糙度长度表对照，从而得出结论。

3工程实例安徽巢湖某风电场，南北长约13km，东西宽约5km，呈狭长布置。场址内共有2个测风塔，分别编号7045#、1594#，测风塔相对位置见图1。

图1风电场内测风塔布置相对位置图两个测风塔高度都为80m，测风设备均采用NRG型测风仪，其中，风速仪安装于80m、70m、50m、30m和10m五个高度，另外在80m和10m高度安装了风向仪。本次研究中，两个测风塔都选取2012年4月1日00：00至2013年3月31日23：50整一年的实测资料，统计其小时平均值，每个塔一年共有五套8760个风速数据，两套8760个风向数据。由于近地面高度风速风向易受地表植被的影响降低计算精度，故选用80m和70m的数据进行计算。

由表3可见，各参数中平均风速和风功率密度的误差都在5%以内，说明设置的的风电场内各区域粗糙度长度较准确。

5结论本文运用WT软件分析风资源的功能，借助实例风电场已有的两个测风塔的风速资料，通过相互试算反推出粗糙度长度较合理的取值。论文结论如下：（1）中部地区由于很多水库湖泊缺水较严重，水草芦苇茂盛、靠岸湖底裸露，湖心区域以外应适当加大粗糙度长度，从而完成到库区、湖区周边的逐渐过渡；（2）中部地区的山体由于大跃进时间伐木烧山的影响，树龄超过30年的森林非常少，整体上树木生长的高度偏低，一般高的才20多米，矮的甚至仅1.5米，粗糙度设置不能直接参照国外的森林设置，应根据实际情况不高于0.5m设置。

（3）中部地区山区小城镇没有集中的较高较大建筑群，分布上一般较低矮分散，沿公路一字排开的较多，故粗糙度长度可按不高于0.5m设置。