基于风资源评估的风电场选址研究 

基于风资源评估的风电场选址研究 

汪健

湖北省电力勘测设计院有限公司 湖北武汉 430040

摘要：随着社会经济的发展，风电在新能源中所占的比重越来越大。要做好风电场的选址，首先应该做好风资源的评估工作，才能确保风电场选址的准确性。开发风能资源之时，尤其在复杂地形中的风电项目会遇到更多的难题，复杂地形中的风资源分析以及风电场选址就是其中的关键问题。

关键词：风资源，评估，风电场选址
引言

随着我国风力发电行业发展水平的不断提高，复杂地形区域建立的风力发电场也明显增加。研究人员在复杂地形区域建设风电场的过程中发现，风机安装位置的选择主要由实际的风流量决定；而在风力发电场安装发电机组时，则要求盛行风向方面发电机组之间至少应间隔5～9倍的风轮直径距离，于盛行风向垂直时则要求发电机组之间距离至少应间隔3～5倍的风轮直径。故而，在地势较为复杂时风力发电场选址问题上，可运用信息化等技术对风资源及风电场选址等进行细致分析，探索更加丰富的风能资源、寻找具备较大开发价值的机组分布位置，并遵循机组布置原则开展发电机组的选址工作。
一、风资源评估
1.近海风能资源评估

在未来风电的发展过程中，近海风电将成为被重点开发的对象。海上气象要素是特别不容易用肉眼来观测的，特别不容易得到真实测量参数，所以，必须借助独特的研究技术来得到特定的数据类型，以此来评估海上风能资源。基于经验与研究结果我们可以知道，在开展海风资源评估的过程当中必须细心考虑以下可能造成不利影响的因素：（1）能影响距离与范围的尾流;（2）可能影响机组维护和机组可利用率的恶劣气候;（3）温度能够影响的范围到底有多大;（4）离岸远不远影响着风速大小。由于海上与路上不同，海上是没有那么多地貌特征带来的影响的，所以湍流度非常小，而掺混能力又不足，这使得机组尾流能影响长距离、广范围。此外，海上存在海浪、台风、盐雾等威胁机组正常运转的因素，一定程度上会降低机组的可利用率，尤其是目前，海上风电机组和施工技术都还不是特别先进。海面平滑使得风受到的摩擦力小，所以海上风速比陆上风速大，并且离岸越远，海上风速越大，已有国外研究证实，海岸能影响距海岸25km的近海风资源。往往默认海上风速应该比相应地方的滩涂大25%，发电量能够增加一半以上。
2.风场长时期的风资源评估

在明确风场年度发电量是否趋于稳定时，两项数据十分重要，即风场年度平均风速变化记录、风场风速频率分布走向记录。在长时期的气象观测信息中可以看出，如仅采用一年的风场相关数据就表示该区域内的长时期风速情况，极有可能会造成误差，而且此类误差大致在10%左右，而与之相关的发电量预估误差率则大约为15%。因此可以说明掌握的风场数据信息越少，则越容易存在较大误差。在风速偏低地区，风场的发电量会因为风速而存在较为明显的变化，因此风资源预估结果也会产生更大误差。一般而言，风场内年度平均风速误差率在10%，那么其发电量预估误差率则会在20%以上。如若采用三年的风场相关数据信息表示该区域内长时期风速的情况，那么其年度平均风速及发电量评估误差率就会明显降低，仅有4%左右。因此可以看出，采用较长时期的风场相关数据信息分析，可以有效提升风资源评估准确率。
3.利用时间序列ARMA来预测精确度和稳定性

现在分析电场风资源时，可利用时间序列ARMA来预测其精确度和稳定性。普通的情况下，可在风电场正中间位置安装一座测风塔。但当风电场位于复杂地形时，就应综合考虑具体地形的变化、风的方向等多种参考因素。如果对风电场的资源评估错误，则后期风电场的设计与建造则会出现巨大的问题。因此，可将气象站的测点安装在合适的位置，从此合适的高度测得相关数据。如若需要更加精确的数据，则可以通过大规模设立测风塔，记录风资源数据，但此做法需要巨大的人力物力财力，也不可能常年进行测量，因此不实际。
二、风电场的选址
1.风电场选址原则

风电场是否被设置在合适地址决定了它是否能有效地发挥其效益，所以必须重视风电场的选址。国家发改委颁布的《风电场场址选择技术规定》就对风电场的选址做出了指导，该规定指出，在风电场的选址上，一般应遵循的原则有：根据全国风能区域划分，把风电场选择健在风能丰富或比较丰富的区域，这样不仅能保障风电场能有效地运转，还充分利用了国家的风力资源。风电场的选址除考虑当地风力资源丰富状况外，还要考虑其周围地形，风电场应选择建在地形平坦开阔、盛行风稳定、风速稳定的地区。
2.正确判断地形特点

不同的地形特点对于该区域内风速的影响也存在较大差异。对于较为复杂的地形，特别是地处斜坡位置的风速一般高于平原地区的风速。通常来讲，风角会直接影响区域内的风速，实际情况中还要考虑高地势地域的谷口阻挡间距。另外，在较为复杂的地形条件下，由于障碍物较多且地面摩擦力偏大，会导致该地域内风速过小。故此，在研究户外风电场的分布时，为保证收集准确度较高的数据信息，技术人员应首先考虑所处区域的实际地形特点。此外，复杂地形下的低空风不仅受当地气候影响，也受地形下垫面物理属性的直接影响。比如在丘陵地区建造风电场，由于此种地形也属于复杂条件的地貌，因此其风场的风向及风速分布的特征也十分明显。地势平坦、开阔、下垫面细致程度较高的区域，风速偏高。因此可以看出，一个地域内的风向受地貌特征的影响较大，而其主导风向与山区内的河道及山谷走向一致。

3.准确规划测风塔数量和分布

在复杂地形建立风电场，应该充分根据地形的情况来布置合适的测风塔，尤其注重测风塔的数量和分布情况，如果分布不当，很容易出现数据与资源测评不准确的情况，对于风电场的建设影响重大。尤其是在建设风场是，风力发电机之间也会产生相互干扰，他们的组尾流产生的气动干扰，也会使电量下降。因此，如若安装多台风力发电机，应该要多多考虑它们之间的距离问题，避免产生相互影响。与此同时，也应该考虑到复杂地形的地质问题，它的稳定程度是否可以同时进行大规模的发电。除上述地形之类的选择，我们也应考虑到整体的国家政策、规划、征地以及设备技术等问题。
4.优化风场选址

如果地势较为复杂且在此区域内并不具备明显的风向，则无法依据实践经验进行机组的布置，因此需凭借相关计算或者措施优化机组选址。例如运用遗传计算方式，科学地优化风场内各机组的分布，促使风场内年度发电量达到最大、损失降至最低。优化风场选址要按照实际情况进行综合性考虑，择选最佳的风电机组位置，以防相邻机组间距偏小，与此同时，机组位置也应同时满足边界问题及机组间距等制约条件。
结束语

随着风电的不断发展，风电场所处的地形越来越复杂。复杂地形风电项目的风资源分析、风电场选址以及风机选型等内容均要比平坦地形中难于计算和确定。在对风电场进行微观选址时，除了风机间距这个影响因素，整个风电场风资源的分布也是必须要考虑的重要因素。
参考文献
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