山地风电场测风技术探析

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1、山地风电场测风技术探析摘要：由于局部地形地貌的差异性，在山区风电场建设中，测风需要考虑的因素增加很多，盲目采用原有的对海面、平原、高原风电场测风设备和方法是不够的，需要因地制宜的进行重新优化设计。关键词：山地风电场测风中图分类号:TK81文献标识码：A文章编号:1007-3973(2013)005-019-031引言随着以石油和天然气等一次化石燃料的日益耗尽，能源问题是世界各国的战略问题，我国也在大力发展清洁高效无污染的风力发电。在风力发电机组微观选址中，风能资源状况是个首要因素，它决定风力发电机组每年的发电量。风能资源状况除了受全球大范围的气候影响外

2、，局部地形条件等因素对于风能资源的影响不容忽视。局部地形地貌条件在一定程度上也影响了发电机组的效率、基建成本和检修维护成本。本文针对山地地形地貌条件，探讨了目前测风技术的一些误区，对于山地风电场测风进行优化设计，可以增强风力发电机组微观选址科学性。2九宫山地形及风能资源特点湖北省山地面积占全省面积一半多，山地丘陵较多。其中通山县九宫山最高峰海拔1656.7米，所属的幕阜山脉为东西走向，位于华北平原和鄱阳湖平原之间的季风通道上，在离地面40米高度的地方测风，九宫山年平均风速6.4米/秒，风能资源比较丰厚，根据近年来的测定，风能资源在八月、九月最为丰富。3

3、测风技术必须因地制宜沿海、西部、北部、西北和东北风场，由于这些地方风电场的地形开阔平坦，来风风向受地形阻碍的影响较小，风的来向没有受到或者较小受到地形切割作用，小范围的气候环境对风电机组影响不大，不容易形成混乱的风向，因此风的来向稳定，而且稳定性高，测风的时候只需要计量风资源的状况和主导风向。然而在山地风场建设中，测风需要考虑的因素就增加了很多，例如：近地层上层与下层风速的日变化和风向出现差异、风速切变系数较小且不是常数、某些高度间风速出现负切变现象等。现在的风电场测风大多仍然采用着平原和海上风场测风的技术形式，没有进行细化分析，盲目采用原有的对平原高

4、原风电场测风设备和方法是远远不够的，需要因地制宜的进行重新设计。地形条件的差异导致各种地形条件有着不同的风力状况，测风也必须重视微观选址中对风力资源起影响作用的各个因素，不能一成不变的套用传统经验和技术。中国内陆风电开发起步就是最近几年，技术革新脚步并不快，风电场建设和风力测量数据在形式和要求上没有因地制宜进行技术方面的结合。4九宫山风电设备运行个例分析通过九宫山风电场这些年生产运行和故障检修的情况看来，发现了存在的不足和缺陷，分析得知局部地形地貌原因是造成风力发电机组故障的主要原因。九宫山风电公司在运行维护中，其中风力发电机组部件损坏较大的是齿轮箱。

5、根据风电设备公司的设计运行年限来看，齿轮箱损坏年限并没有到故障频发期，但是在九宫山风电场运行初期已发生多起。九宫山风电场总共有机组16台，齿轮箱损坏后，全部更换下来，价值100万左右，损失巨大。究其原因，是因为局部地形地貌的差异造成风向的局部混乱，在风向混乱程度更大的地形上安装的机组发生此类故障更为频繁。分析得知，这种混乱的风向，造成风力发电机组产生不规则的运行,叶片左右晃动和上下窜动，从而造成齿轮箱中齿轮的啮合不严，风机稳定性差，产生齿与齿之间的磕碰现象一打齿，运行时间一长，产生过多的铁屑，出现卡齿现象，从而将齿轮箱箱体崩裂开来，造成齿轮箱的损坏。由

6、此说明在机组微观选址测风时如果不注意风向的影响，在风力资源统计中，套用平原地区的测风经验是行不通的，必须针对特定地形地貌条件，对风资源组成因素进行不同侧重点的测风。5风电场测风的数学建模和编程5.1技术方案及程序假设一年中，在没有任何混乱风向的干扰，只有水平八个风力方向（东、南、西、北、东南、东北、西南、西北）来风，这些方向每个方向风力资源状况进行计时时间，这个数据代水平方向每个方向的可利用风力累加。同时加入现成特定因素造成的不可利用的时间，以九宫山风电场为例。（1）一年中，水平八个风力方向，这些方向每个方向风力资源状况进行计时tl（大于3米/秒，小于

7、21米/秒），总共8个方向，将水平方向每个方向的风力统计数据累加就可以了。括号后面条件争对G58风机切入风速和最大风速来设定的。（2）一年中，水平方向，两个不同方向来风同时控制的时间数据的统一累加为t2（两个风向夹角大于或者等于90度，并且风速大于3米/秒，小于21米/秒）。（3）一年中，水平向某个方向来风方向与垂直方向上升气流同时来风同时控制时间数据的统一累加为t3（两个风向夹角大于或者等于90度，并且风速大于3米/秒，小于21米/秒）。5.2数据参数解释tl：对于整年风速的状况统计，这个数据描述可利用风力的情况，这是风力发电机组选址的一个基础因素；

8、对于高原和平原风场来说，t匸t,高原和平原地区地形开阔，风向可以只考虑水平方向，但是丘陵和山地