浅析测风塔高度及传感器配置原则

浅析测风塔高度及传感器配置原则

朱洁1,于佼1,刘孝鑫1,张海英1

（1.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西省西安市,710065)

[摘要]:随着国家“双碳”目标的确立，新能源发电业务不断壮大，国内风电产业迎来了高速发展，而风力发电企业在项目建设不同时期均非常依赖测风塔提供的风能资源实际情况，来为风电功率预测及电网调度提供决策支持，但相关规程规范对测风塔高度及其数据测量要求不尽相同，因此，合理设计测风塔高度及相关传感器配置成为亟待讨论的问题。本文通过介绍相关规程规范的要求，结合部分政策性文件，提出适用于项目验收的测风塔高度及传感器配置原则。

[关键词]: 风力发电；测风塔；传感器；设计

0  引言

双碳背景下，新能源企业尤其是风电企业的竞争日益加剧，尤其在弃风限电的影响中，更加需要精细化的建设、运维管理。风电场生命周期，包括前期风能资源的评估与分析、电场选址、机组选型与排布、建设期、运维期。其中，对风能资源的准确评估，直接影响风电场的发电效益，是风电项目成功与否的关键。测风塔是作为用于风资源的数据采集的需要而新兴的一种塔型，测风塔架设在目标风场内，目的是为了分析该风场内风能资源的实际情况。

1  测风塔数量与高度要求

《风电场风能资源测量方法》（GB/T 18709-2002）要求，风场在一处安装测风塔时，其高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度。风场多处安装测风塔时，其高度可按10m的整数倍选择，但至少有一处测风塔的高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度。

《风电功率预测系统测风塔数据测量技术要求》（NB/T 31079-2016）要求，测风塔高度应为10m整数倍，且高于风电场风机轮毂高度10m以上。

2测风传感器配置要求

《风电场风能资源测量方法》（GB/T 18709-2002）要求，测风仪包括风速传感器、风向传感器和数据采集器三部分。只在一处安装测风塔时，测风塔上应安装三层风速、风向传感器，其中两层应选择在10m高度和拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度处，另一层可选择10m的整数倍高度安装。风场安装二处及以上测风塔时，应有一套风速、风向传感器安装在10m高度处，另一套风速、风向传感器应固定在拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度处，其余的风速、风向传感器可固定在测风塔10m的整数倍高度处。大气温度计和大气压力计可随测风塔安装，也可安装在距测风塔中心30m以内、离地高度1.2m的百叶箱内。

《风电功率预测系统测风塔数据测量技术要求》（NB/T 31079-2016）要求，测风塔历史数据宜包括10m、50m及轮毂高程的风速和风向以及气温、气压等信息；风电功率预测系统所用的测风塔实时数据采集量应至少包括10m、50m及轮毂高度的风速和风向以及气温、气压等信息，应包括瞬时和5min平均值。

《风电功率预测系统测风塔数据测量技术要求》（NB/T 31079-2016）要求，风速风向至少需要四层，即10m、50m，风电机组轮毂高度附近和测风塔最高层，其他宜选择10m的整数倍安装。温度、湿度和气压传感器应安装在10m高度附近，宜在风电机组轮毂高度附近加装温度和湿度传感器。

附录A 测风塔安装高度及典型配置

A.1 70m测风塔传感器安装高度及典型配置见图A.1。

图A.1 70m测风塔传感器安装高度及典型配置

A.2 100m测风塔传感器安装高度及典型配置见图A.2。

图A.2 100m测风塔传感器安装高度及典型配置

《风电功率预测技术规定》（NB/T 10205-2019）要求，测风塔气象观测数据应至少包括10米、30米、50米、70米高程和风电机组轮毂高度的每段时间间隔内的平均风速、平均风向、极大风速和风速标准差，以及10米高程的每段时间间隔内的平均气温、平均气压和平均湿度等历史数据，对于使用风电机组的测风和测温设备作为气象观测数据参考时，需提供风机轮毂高度处的每段时间间隔内的平均风速、平均风向，以及近地面平均气温的实时数据及历史数据。

3测风塔高度及传感器配置原则及实例

测风塔高度及传感器配置原则，除考虑规程规范的基本要求外，还应结合各省份政策性文件精神，如《甘肃电力调度控制中心关于存进理论功率与功率预测工作的通知》、《江苏省调调自发[2017]13号》等，以及风电项目所在地的验收要求，综合考虑测风塔高度及传感器配置。

以某风电项目为例，项目采用金风GW140/2500风力发电机组，轮毂高度90m，此外，项目需要建设2台混塔，轮毂高度120m，结合两个轮毂高度、规范和新疆当地验收要求，最终将测风塔高度定为120m，温湿度传感器和气压传感器设置在10m高度处，风速、风向传感器分别设置在10m、50m、90m、120m和130m处。

4  结语

追求发电效益最大化是风电场生存的根本。精准的测风塔数据是风电场全生命周期管理中不可或缺的元素，测风塔高度及相关互感器的配置为风电场前期及调度管理提供决策依据，对其合理设计即是设计工作的重点内容，风电场生产运行期内，充分利用测风塔数据标定风场实际风况，进而实现对风电场的精细化管理，达到提升发电效益的目的。

参 考 文 献：

[1]GB/T 18709-2002 《风电场风能资源测量方法》[S].

[2]NB/T 310046-2013《风电功率预测系统功能规范》[S].

[3]NB/T 31079-2016《风电功率预测系统测风塔数据测量技术要求》[S].

[4]NB/T 10205-2019《风电功率预测技术规定》[S].

作者简介

朱洁(1985-)，女，高级工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：275103204@qq.com

于佼（1987-），女，高级工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：512104463@qq.com

刘孝鑫（1988-），女，高级工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：1303952651@qq.com

张海英（1987-），女，工程师，主要从事新能源电气设计工作。E-mail：535168322@qq.com

文章联系人

朱洁(1985—)，中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，E-mail：275103204@qq.com，手机号：18066967088，陕西省西安市雁塔区丈八东路18号，710065