一种新型风电场50年一遇安全风速计算方法对比研究

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1、一种新型风电场50年一遇安全风速计算方法对比研究摘要：采用极值I型函数和EWM模型，结合气象站与风电场测风塔的数据，推算风电场轮毂高度处50年一遇的最大风速，并将计算结果进行对比分析。结果显示：对于山地风电场，采用极值I型推算得到50年一遇最大风速与通过EW模型测试得到的50年一遇最大风速的结果存在较大差异。而对于地势平坦的风电场，这两种测算50年一遇的最大风速的结果比较接近。关键词：50年一遇最大风速；极值I型函数、EWM模型中图分类号：P412.16文献标识码：AABSTRACT：Withthedataofmeteorologicalstationandme

2、teorologymastonthewindfarm,Theextremewindspeedof50yearsathubheightiscalculatedusingextremevaluetypeIfunctionandEWMmode1.TheresuItsshowthatthereisabigdifferenceformountainwindfarmbetweenextremewindspeedof50yearsusingextremevaluetypeIfunctionandextremewindspeedof50yearsusingEWMmodel,bu

3、tthereisacloseresultforflatwindfarmbetweenextremewindspeedof50yearsusingextremevaluetypeIfunctionandextremewindspeedof50yearsusingEWMmodeLKEYWORDS:The50-yearExtremeWindSpeed；ExtremeValuetypeIFunction.EWMmodel前言：风电场建设的最基本要求是风能资源丰富，风向较稳定的区域。但随着国内风电产业的发展，就地消纳困难，大规模并网及远距离传输对电网提出更高的要求等问题凸

4、显等，能用于开发的较好风资源越来越少，剩余的风资源区域大多为偏远地带或较差风资源地带。这种风电场对风机的安全稳定运行提出更大的挑战。如风力发电机组的安全性能校核不好，易造成风机倒塌事故的发生，给投资商带来巨大的经济损失。同时，为风机制造商带来不利影响。依据IEC与GL风力发电机组设计标准，50年一遇10分钟最大风速是风电机组承受其极限载荷的关键的性能指标，也是风电机组最终选型的关键指标之一，故对风电场内轮毂高度50年一遇最大风速的准确性判断显得尤为重要。目前，国内多采用《全国风能资源评价技术规定》[1]中极值I型概率分布函数，结合风电场区域气象数据推算本区域内1

5、0米高度的50年一遇的极大风速。随后，利用气象数据与测风塔数据之间相关性及风切变函数，推算风电场轮毂高度处50年一遇的最大风速。除此之外，GL风力发电机组设计标准中也提出一种EWM(Extremewindspeedmode)模型计算风电场50年重现期的最大风速公式。通过这两种方法对实际工程中计算结果的比较分析，探讨一种新型的50年一遇最大风速计算方法的可行性，为实际工程应用提供参考依据。1、风电场项目介绍风电场50年一遇的最大风速是风机安全稳定运行基本保障，依据IEC风力发电机组选型标准，须明确风电场50年一遇的安全风速，才能正确地选择风力发电机组，保证风电场的

6、经济性与安全性。本文选取中原地区不同复杂程度的4个风电场与1个“三北”风电场，辅以风电场区域内气象数据与测风塔数据，对这5种类型的风电场50年一遇的最大风速进行计算与数据对比分析，寻求两种计算方法的各自点。A风电场以丘陵山地为主，高程1100~1500米，坡度10-30°,局部山体较为陡峻；B风电场为山地地形，高程750^1075米，坡度4-20°,局部山体较为陡峻；C风电场山体基本连续，山顶高程500-700米，山脊较为平缓宽广；D风电场为低山丘陵，山顶高程为300-450米，谷底高程为70-90米；E风电场地形较为平坦，场地开阔；2、风电场的安全等级风电场的

7、安全等级是保证风机在承受极限载荷条件下能够稳定运行，实际工程应用中，风力发电机组等级即是风电场的安全等级，其包含三个方面：年平均风速、湍流强度及50年一遇最大风速，其设计依据IEC风力发电机组分类标准。按照最新2005版IEC标准将风机划分为四类，见表2-1[2]o表2T风电机组等级分类3、数据分析方法3.1极值I型分布函数依据《全国风能资源评价技术规定》，风电场最大风速x采用极值I型概率分布[3]和密度分布函数为：(1)(2)(1)与(2)公式中，u为分布的位置参数，a为分布的尺度参数。假定有限个年平均风速最大值，用w表示。因风速是离散数据，按照数学期望E(w

8、)和标准方差。计算公式，