风电技术之3种方法结合为风电场选址

在风电场建设之前,前期的微观选址工作是关键而重要的一步.风电场场址恰当与否直接影响电厂建成投产后的风资源利用率、风电场年发电量以及风电场对周围环境等的影响。风电场微观选址工作涉及了气象、地质、交通、电力等诸多领域，以下简单从气象角度论述选址工作的基本方法.
　　(一) 资料分析法
　　首先搜集初选风电场址周围气象台站的历史观测数据,主要包括：海拔高度、风速及风向、平均风速及最大风速、气压、相对湿度、年降雨量、气温及端最高最低气温以及灾害性天气发生频率的统计结果等。
　　此外还应在初选场址内建立测风塔,并进行至少1年以上的观测，主要测量10m-70m/100m的10分钟平均风速和风向、日平均气温、日最高和最低气温、日平均气压以及10分钟脉动风速平均值。这些风速的测量主要是为了根据风机功率曲线计算发电量,并计算场址区域的地表动力学摩擦速度。
　　对测风塔数据进行整理分析，并将附近气象台站观测的风向风速数据订正到初选场址区域。分析气象观测数据及场址地表特征，根据以下条件判断初选区域是否适宜建立风电场：
1. 初选风电场地区风资源良好，年平均风速大于6.0-7.0m/s，风速年变化相对较小，30m高度处的年有效风力时数在6000小时以上，风功率密度达到250W/m2以上。
2. 初选场址全年盛行风向稳定，主导风向频率在30%以上。风向稳定可以增大风能的利用率、延长风机的使用寿命。
3. 初选场址湍流强度要小，湍流强度过大会使风机振动受力不均，降低风机使用寿命，甚至会毁坏风机。
4. 初选场址内自然灾害发生频率要低，对于强风暴、沙尘暴、雷暴、地震、泥石流多发地区不适宜建立风电场。
5. 所选风电场内地势相对平坦，交通便利，风电上网条件较好，并最好远离自然保护区、人类居住区、候鸟保护区及候鸟迁徙路径等。
(二) 实际调研
    以上方法主要针对条件较好区域,如果某些地区缺少历史测风数据，同时地形复杂，不适宜通过台站观测数据来订正到初选场址，可以通过如下方法对场址内风资源情形进行评估：地形地貌特征判别法、植物变形判别法、风成地貌判别法、当地居民调查判别法。
(三) 微尺度模式的应用
　　随着数值模拟技术的快速发展,也由于资料分析法在资料的时空分辨率方面具有一定局限性,越来越多的高分辨率气象模式及流体力学计算软件被应用到风电场微观选址工作中.目前，最常用的风电场微观选址及风资源评估的软件有：
1. WAsP：WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)软件由丹麦RISΦ实验室开发，是基于比较平坦的地形设计的，可以由一个测风观测塔推算周围100km2范围内的风能资源分布。WasP软件对风能资源评估适用于区域面积小，地形相对平坦地区。
2. WindPro：WindPro软件是丹麦EMD公司设计的一款用于风电场选址及风资源评估的软件。考虑初选场址地形、地表粗糙度及障碍物，以及测风塔观测数据运用WAsP计算风电场范围内风能资源分布情形，并对风电场内风机排布进行优化选址，同时可以对风机定位工作后产生的噪声、闪烁及可视区域进行计算。WindPro软件还可以将场址附近测站长时间序列观测数据订正到场址内的观测点上。由于WindPro采用WAsP来计算风资源分布，该软件更适宜用于相对平坦地形上的风电场选址及风资源评估。
3. WindSim：WindSim软件是挪威一家公司设计，基于计算流体力学方法对风电场选址及风资源评估的软件。WindSim软件包括六个模块：地形处理模块、风场计算模块、风机位置模块、流场显示模块、风资源计算模块、年发电量计算模块。其中，风场计算模块适用计算流体力学商用软件Pheonics的结构网格解算器部分。WindSim软件采用计算流体力学软件来模拟场址内的风场情形，可以很好的计算出相对复杂地形下的风场分布情况，因此，WindSim软件可以用于相对复杂地形条件下的风电场选址及风资源。
    在具体微观选址工作中，上述三种方法应互相结合，以求对拟建风电场的选址给出最恰当的建议，从而发挥气象部门在风资源开发利用领域中的优势和作用。