風電技術(shù)之3種方法結(jié)合為風電場選址

　　在風電場建設(shè)之前,前期的微觀選址工作是關(guān)鍵而重要的一步.風電場場址恰當與否直接影響電廠建成投產(chǎn)后的風資源利用率、風電場年發(fā)電量以及風電場對周圍環(huán)境等的影響。風電場微觀選址工作涉及了氣象、地質(zhì)、交通、電力等諸多領(lǐng)域，以下簡單從氣象角度論述選址工作的基本方法.
　　(一) 資料分析法
　　首先搜集初選風電場址周圍氣象臺站的歷史觀測數(shù)據(jù),主要包括：海拔高度、風速及風向、平均風速及最大風速、氣壓、相對濕度、年降雨量、氣溫及端最高最低氣溫以及災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率的統(tǒng)計結(jié)果等。
　　此外還應(yīng)在初選場址內(nèi)建立測風塔,并進行至少1年以上的觀測，主要測量10m-70m/100m的10分鐘平均風速和風向、日平均氣溫、日最高和最低氣溫、日平均氣壓以及10分鐘脈動風速平均值。這些風速的測量主要是為了根據(jù)風機功率曲線計算發(fā)電量,并計算場址區(qū)域的地表動力學摩擦速度。
　　對測風塔數(shù)據(jù)進行整理分析，并將附近氣象臺站觀測的風向風速數(shù)據(jù)訂正到初選場址區(qū)域。分析氣象觀測數(shù)據(jù)及場址地表特征，根據(jù)以下條件判斷初選區(qū)域是否適宜建立風電場：
1. 初選風電場地區(qū)風資源良好，年平均風速大于6.0-7.0m/s，風速年變化相對較小，30m高度處的年有效風力時數(shù)在6000小時以上，風功率密度達到250W/m2以上。
2. 初選場址全年盛行風向穩(wěn)定，主導風向頻率在30%以上。風向穩(wěn)定可以增大風能的利用率、延長風機的使用壽命。
3. 初選場址湍流強度要小，湍流強度過大會使風機振動受力不均，降低風機使用壽命，甚至會毀壞風機。
4. 初選場址內(nèi)自然災(zāi)害發(fā)生頻率要低，對于強風暴、沙塵暴、雷暴、地震、泥石流多發(fā)地區(qū)不適宜建立風電場。
5. 所選風電場內(nèi)地勢相對平坦，交通便利，風電上網(wǎng)條件較好，并最好遠離自然保護區(qū)、人類居住區(qū)、候鳥保護區(qū)及候鳥遷徙路徑等。
(二) 實際調(diào)研
    以上方法主要針對條件較好區(qū)域,如果某些地區(qū)缺少歷史測風數(shù)據(jù)，同時地形復雜，不適宜通過臺站觀測數(shù)據(jù)來訂正到初選場址，可以通過如下方法對場址內(nèi)風資源情形進行評估：地形地貌特征判別法、植物變形判別法、風成地貌判別法、當?shù)鼐用裾{(diào)查判別法。
    (三) 微尺度模式的應(yīng)用
　　隨著數(shù)值模擬技術(shù)的快速發(fā)展,也由于資料分析法在資料的時空分辨率方面具有一定局限性,越來越多的高分辨率氣象模式及流體力學計算軟件被應(yīng)用到風電場微觀選址工作中.目前，最常用的風電場微觀選址及風資源評估的軟件有：
1. WAsP：WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)軟件由丹麥RISΦ實驗室開發(fā)，是基于比較平坦的地形設(shè)計的，可以由一個測風觀測塔推算周圍100km2范圍內(nèi)的風能資源分布。WasP軟件對風能資源評估適用于區(qū)域面積小，地形相對平坦地區(qū)。
2. WindPro：WindPro軟件是丹麥EMD公司設(shè)計的一款用于風電場選址及風資源評估的軟件。考慮初選場址地形、地表粗糙度及障礙物，以及測風塔觀測數(shù)據(jù)運用WAsP計算風電場范圍內(nèi)風能資源分布情形，并對風電場內(nèi)風機排布進行優(yōu)化選址，同時可以對風機定位工作后產(chǎn)生的噪聲、閃爍及可視區(qū)域進行計算。WindPro軟件還可以將場址附近測站長時間序列觀測數(shù)據(jù)訂正到場址內(nèi)的觀測點上。由于WindPro采用WAsP來計算風資源分布，該軟件更適宜用于相對平坦地形上的風電場選址及風資源評估。
3. WindSim：WindSim軟件是挪威一家公司設(shè)計，基于計算流體力學方法對風電場選址及風資源評估的軟件。WindSim軟件包括六個模塊：地形處理模塊、風場計算模塊、風機位置模塊、流場顯示模塊、風資源計算模塊、年發(fā)電量計算模塊。其中，風場計算模塊適用計算流體力學商用軟件Pheonics的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格解算器部分。WindSim軟件采用計算流體力學軟件來模擬場址內(nèi)的風場情形，可以很好的計算出相對復雜地形下的風場分布情況，因此，WindSim軟件可以用于相對復雜地形條件下的風電場選址及風資源。
    在具體微觀選址工作中，上述三種方法應(yīng)互相結(jié)合，以求對擬建風電場的選址給出最恰當?shù)慕ㄗh，從而發(fā)揮氣象部門在風資源開發(fā)利用領(lǐng)域中的優(yōu)勢和作用。