风电场风资源评估技术综述

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1、风电场风资源评估技术中的关键问题评述引言风电场开发利用经济性的关键在于当地风资源情况，从风场平均风速变化对风场发电量和建设投资的影响的统计研究成果（PaulG.etal.2004）看，当长期平均风速从6m/s增加到10m/s（增长67％）时，发电量增加134％。由于投资成本和风速关系不大，因此工程投资的经济性对平均风速非常敏感。风电场工程投资主要依靠可行性研究报告进行决策，其中风资源评价结论将是决定是否投资的关键性因素，而现场风速测量的准确与否和风资源评估技术与参数选择是否适当对评价结果至关重要，对衡量风场开发的商业价值非常尤为关键，常常是一个风电项目投资成败的关键。因此

2、，应当尽力收集时间最长、最为可靠、地理范围最大的风资源数据。目前进行风资源评估的主要方法有现场测量和计算机模拟。最精确的风资源评估是通过风速计实地测量，但这需要大量费用并且是很耗时的过程。目前在技术上欧洲已经可以通过计算机对风场风速进行大范围模拟，但这些模型必须用某些已知点的风资源参数值作为输入数据才能进行模拟，这些输入数据通常为当地气象站的测量数据和其它气象记录数据。所以必要的风资源实地测量是非常重要的。精确风速测量的最优方法风资源的评估是以风资源的现场测量为前提，为了获得可靠的风资源评估结果，需要精确可靠和足够时间长度的连续现场测风数据，一个高质量的现场风速测量工作对

3、减少提出的工程预计发电量的不确定性使至关重要的。目前测风的手段主要有：测风塔、风廓线仪（风雷达）（RebeccaB.etal2002）和卫星遥感测量，其中对于风电场开发来说主要采用测风塔进行现场测量，而卫星测量多用于风资源的大范围普查。测风的目的是提供最佳风能评估的资料，在测风时需要考虑以下因素。（一）.测风塔的数量和高度对于小型或中型风场地点，可能一个测风塔就足以提供精确的现场风资源评估。对于地形复杂的大型风场，即超过100MW的风场，可能需要不止一个测风塔以提供整个地点足够精度的风资源分布。风速一般随高度增加，由于风速的精确测量对风资源评估结果非常重要，因此测量高度尽

4、可能选定风机轮毂高度，这在有关规范（GB/T18709-2002）有明确规定。如果没有测量轮毂高度的风速，就需要估计切变剖面，但这样做存在新的不确定性因素。（二）.监测设备和所需信号的规格国际电工技术委员会（IEC）、国际能源署（IEA）和MEASNET推荐提供真实详细的风速计、风向标和数据记录器的技术要求。历史上，IEC和IEA文件中定义的对最优方法的明显偏离是使用没有进行单独标定的风速计进行现场风资源评估。丹麦里索国家实验室（Risoe）专门对目前所采用的各种风速仪的性能进行了对比测试（TroelsF.P.2003）。由于在加工精度上的原因，每个传感器的性能都会有很小

5、的差别。采用单独标定的风速计对降低现场风速预报中不确定性有直接影响，因此推荐采用该方法。风资源评估技术（一）.陆上风资源评估（二）.海上风资源评估陆上风资源评估技术已经非常成熟，各国都已制定了有关的国家标准，因此这里主要强调海上风资源评估技术。海上风资源评估方法与陆上风资源评估方法具有较大的相似性，如设计数据的整理、校对、不合理数据的筛选、数据的修订等，但是由于海上风具有自己的特点，因此在进行风资源评估时需要重点考虑以下因素的影响：1）尾流的影响距离和范围（RebeccaB.etal2002）；2）气候对机组维护和可利用率的影响；2）气温/水温对近海风速的影响范围以及尾流

6、作用距离的影响（Lange,B.etal2004）；3）潮位变化对风速垂直分布的影响；4）昼夜海风的变化规律。由于海上气象要素直接观测困难，很难获得某海区准确、长期、大范围的实测资料，而近岸陆地气象站所测风速由于受到地面粗糙度及大气稳定度等因素的影响，与海上风速有一定差异，也不能直接用来代表海上风况。因此，海上风能资源评估所使用的数据类型和分析技术都会不同于内陆。美国和欧洲一些国家自20世纪70年代起就已开始对其海上风能资源进行评估，主要有以下几种方法（李晓燕，余志2004）：1）利用海上测风数据评估（RisoeNationalLaboratory2002；Lange,B

7、.etal.2004；Lange,B.etal2004）；2）利用沿岸陆地气象观测数据（BernhardL.andJrgenH.2001）；3）利用气压数据；4）海面风场数值模拟（ManwellJ.F.etal.2002）风场长期风资源预测年平均风速的变化和风速频率分布在评价风场年发电量的不确定性方面很重要。根据欧洲MalinHead气象站长期记录的数据显示，在只有一年的现场测风数据的情况下，采用该数据代表当地长期风速情况将会引起10％的误差，相应的发电量预测的误差约为14％。这种情况在现场数据很少的情况下经常发生。对于低风速