风资源测量与评估测风系统选址

风资源测量与评估,对已有风能资源数据的利用,地形标志物,场址考察,测风塔定位,测风系统选址实例,测风系统选址,选址的主要目的：,确定风能资源有潜力的地区而且还具备开发风能的其他条件。,选址工作分三个步骤:,确定有风能开发潜力的地区;对候选场址的调查和排序;在候选场址内选择实际立塔位置。,对已有风能资源数据的利用,在选址前期，已有的风能资源数据具有较高的利用价值，它是买际风况的记录。,大多数风资源历史数据记录的目的不是为了风能评估，而是相对平坦或低海拔地区居民点附近的一般状况。因此，对分析人员来讲，这些资料的主要作用是提供了所分析地区风能资源的总体描述。,对已有风能资源数据的利用,风资料的一般来源包括当地气象服务站、机场、环保、电力系统等机构，在收集风资料时应该多联系几家机构，以获得能覆盖所要地区的全部资料或能提供风能资源特性的全部统计。,对已有风能资源数据的利用,内蒙古化德县,6#,风电场一期（,45MW,）,参证气象站与拟建风电场相关性分析,此次所选的参证气象站是,化德县气象站,，该气象站距化德县,6#,风电场场区较近。气象站周围地形也比较平坦，海拔高度为,1482.7m,。与拟建风电场场区地形相近。它们之间并无高山等障碍物阻挡，该气象站观测项目较为齐全，大部分项目有,30,年以上观测记录长系列，代表性好。因此，该气象站基本符合作为本次参证气象站的要求。,化德县气象站风能资源分析,1.,气象站基本资料,化德县气象站建站于,1952,年。所使用的仪器为,EL,型电接风速仪，从,2005,年开始更换为,EZC-1,型风向、风速传感器。从,1952,年建站以来未进行过大规模、长距离的搬迁，观测场环境也未发生较大变化。,气象站基本情况一览表,化德县气象站风能资源分析,据气象站近,30,年观测资料统计：年平均风速,3.27m/s,；最大风速,20.3m/s,；年平均气温,2.8,；年平均气压,851.5hpa,；极端最高气温,35.5,；极端最低气温,-35.9,；最大冻土深度,253cm,；最多雷暴天数,3.49,天,。,化德县气象站风能资源分析,2.,气象站风能资料分析,（,1,）平均风速年际变化和多年逐月平均风速,从该站,1976,年至,2005,年共,30,年的测风数据来看，风速的年际变化较大，,30,年的平均风速,3.27m/s,其中最大的年平均风速为,4.1m/s,，最小的年平均风速为,2.6m/s,。,化德县气象站风能资源分析,（,2,）气象站多年平均风向频率,统计化德县气象站,1976,年至,2005,年多年平均主导风向为,W,、,WNW,，频率分别为,17.6%,、,17%,。,化德县气象站风能资源分析,（,3,）风能资源状况,鄂托克旗风能资源较为丰富，该地区年平均风速,3.27m/s,，风速具有风力强、且相对稳定的特点，主导风向依次为,W,、,WNW,、,NW,向，风向稳定。,区域风能资源评估资料可以从中国风能资源图谱得到。中国气象局风能资源评估中,心正在进行高分辨率中国风能资源图谱的绘制工作。,一、区域风能资源资料,风能资源的评估按风功率密度划分为1-7级，每个级别代表了离地面一定高度的风功率密度或相应的平均风速的范围。表3-1定义了离地面30m和50m高度根据平均风功率密度和平均风速上限划分的级别。,一、区域风能资源资料,一、区域风能资源资料,一般地说，4级以上的等级对安装风力发电机组都适合。3级地区适合安装轮毂,高度较高的风力发电机组。,2级地区是边界地区，1级的地区不适合开发风能。,一、区域风能资源资料,如果要严格检查所选场址的测风数据，应该确定测风数据的以下几个因素:,场址位置;周围地形;风速计的高度和方位，观测类型(瞬时或平均);记录时间段。,二、具体场址的测风数据,周围地形相对平坦的数据比较有代表性,大多数机场的观测设备都邻近跑道，周围地形开没有障碍。由于风会受到建筑物的影响，观测设备在建筑物顶部位置时所测数据可能不够精确。,二、具体场址的测风数据,平均风速随高度变化的规律称为风剪切或风速廓线，风速廓线可采用对数律分布。,二、具体场址的测风数据,在平坦开阔的地形中推算风速廓线时，风切变指数的初值常取0.143，即1/7幂律。但在植物较多的表面且风速接近中等时(即低7m/s)，指数通常比较大。,测风数据应该至少保证一个完整年，并且在此期间内至少90%的数据资料是连续的。,二、具体场址的测风数据,分析地形图是选址工作顺利进行的有效方法，是确定合适的地形特征的最好的资料。对,于地形图分析，应尽量辨认可能比周围地区有更高平均风速的特征,这种方法在相关的历史风速资料较少或完全没有的地区尤其重要。,地形标志物,风速较大的特征包括:,山脊的走向垂直于盛行风向;,在给定地区内最高位置;,当地的风通过漏斗形通道的位置。,地形标志物,。,应避开的特征包括较高地形的上风向和下风向、山脊的背风面、特别陡峭的地形，这些情况有可能增加湍流强度。,地形标志物,从地形图上也可以初步了解场址的其他情况:可用土地的范围的位置;已有道路和居民区；地貌(如森林等)，政区边界线;公园;是否靠近输电线路。,根据对风能资源的估计和综合开发潜力对候选的场址作初步排序。,地形标志物,对具有潜力的所有地区进行实地考察，考察的内容主要包括:,可用土地范围;目前土地用途，障碍物位置长期在强风作用下的树木变形况;进场的途径;对当地景观的潜在影响;用于数据传输的手机信号的可靠性;测站的可能位置。,场址考察,考察时，应该用该地区的地形图标出是否有上述内容，用全球定位系统（GPs)接收器记录观测站位置的坐标(纬度、经度、海拔)。用摄像机或照相机记录，以备将来参考或演示。在现场要确定土壤条件，以便将来立拉绳式测风塔时选择合适的地锚形式。,场址考察,对候选风场进行现场查勘时，需要了解收集风电场风力资源可开发规模、电网、交通运输、地理地质、当地社会经济情况等方面的情况，并对候选风电场作为风电场开发的规模、开发潜力做出初步判断。,场址考察,选择侧风塔的精确位里要遵循两条重要原则:尽量远离障碍物;选择的位置能够代,表场址的主要范围。,测风塔定位,案例分析,案例分析,立塔地点接近障碍物如树林或建筑物。对分析风况有负面影响这些影响的存在可以改变对风能资源、风切变和湍流程度大小。如果传感器必须在障碍物附近，那么在盛行风向上距障碍物的水平距离应大于隆碍物高度的10倍。,测风塔定位,测风塔定位,测风塔定位,测风塔代表性选址,风电场测风塔安装时应设在最能代表风电场,风能资源,的位置上，需远离高大树木和障碍物，如果测风塔必须位于障碍物附近，则在盛行风向的下风向与障碍物的水平距离不应小于该障碍物高度的,10,倍处安装，如果测风塔必须设立在树木密集的地方，则至少应高出树木顶端,10m,。,测风塔代表性选址,障碍物对风速的影响,测风塔代表性选址,对于不同地形，具有代表性的测风塔位置选取方法也不同。,1,、平坦地形,平坦地形是指在风电场区及周围半径范围,5km,内其地形高度,差小于,50m,，同时地形最大坡度小于,3,的地形。平坦地形在,场址范围内同一高度层上风速分布是均匀的，风廓线仅与地,面粗糙度有关。根据平坦地形气流运动机理，具有均匀粗糙,度的平坦地形在场中央安装测风塔即可。地表粗糙度发生变,化时风廓线的形状分为上下两部分，分别对应上、下游地表,的风廓线形状，在中间衔接发生急剧变化，测风塔应避开此,类地区，在地表粗糙度变化前和变化后分别安装测风塔。对,有障碍物时，测风塔安装时应避开盛行风向的上风向，障碍,物的外侧和尾流区，防止湍流使得测风数据偏小，失去真实,性。,测风塔代表性选址,2,、隆升地形,隆升地形对气流运动产生加速作用，一般在脊峰处气流速度达到最大。在盛行风向吹向隆升地形时，山脚风速最小，山顶风速最大，半山坡的风速趋于中间，一般为了更大程度的利用风能资源，风机排布均布置在山脊上，所以应在山脊顶部安装测风塔，同时该处位置相对于周边区域位置较高，不会因为受到周围山体的遮挡而影响测风数据的真实性。,测风塔代表性选址,3,、低凹地形,低凹地形的气流运动只有在盛行风向与低凹地形的走向一致，低凹地形内的气流方能加速，适宜建设风电场，否则谷内的气流变化较复杂，不宜建设风电场，故应将测风塔设在低凹地形盛行风向的上风入口处，测风数据才具有代表性，然后根据气流运动机理和风速场数学模型估测出其它地段的风速,。,测风塔代表性选址,对于比较复杂的地形需要更详细的分析，同时应该根据当地的水文地质资料，测风塔选址应避开土质较松，地下水位较高的地段，防止在施工中发生塌方，出水等安全事故。,测风塔代表性选址不仅仅只受到地形条件的影响，还受到其他条件的影响与限制，如场地植被、场地建设条件、交通运输条件等。,测风塔代表性选址,1,、场地植被,由于高大植被对风速的阻挡作用，所以测风塔选址应该尽量避免周围有高大的植被，或者位于茂密树林附近，减小对测风塔的湍流扰动和尾流影响。测风塔位置应尽量选在周围无高大植被且粗糙度较一致的开阔地带。,测风塔代表性选址,2,、场地建设条件,现主流的测风塔高度一般为,70m,或,80m,，,有,45,层拉线，最外层拉线距中心基础约为,4050m,，所以为了保证测风塔有足够的建设,场地，测风塔场址应选在场地开阔处，有足,够的场地面积进行测风塔的施工建设及材料,存放，同时场地的坡度不应太大。若地表有,岩石存在，则应做好记录，可能存在人工爆,破。,测风塔代表性选址,3,、交通运输条件,便捷的交通运输条件对于测风塔的设备运输安装和施工非常有利，减少了人工搬运的成本与建造时间，所以在测风塔代表性选址时，交通运输条件是不得不考虑的一个因素。,测风塔数量的选择,对于平坦且场地粗糙度一致的地形而言，只需在场地中央位置设立一座高度不小于以后风场风机轮毂高度的测风塔，若场地有粗糙度发生急剧变化的区域，则应在变化前后的区域分别设立测风塔测风。对于隆升地形和低凹地形等复杂地形而言，应根据场地大小、主导风向和地形地貌增加测风塔数量，使测风塔所代表区域能够覆盖整个风场。当地形比较复杂时，应在不同地形代表区域进行加密测风，以获得更可靠的风资源数据。,测风塔数量的选择,根据经验，不同地形条件下的测风塔代表性区域参考范围：,平坦地形：粗糙度较一致,56km,较复杂地形：丘陵、起伏山峦或粗糙度变化较大区域,34km,复杂地形：起伏大的山区,2km,测风塔数量的选择,对于平坦且场地粗糙度一致的地形而言，只需在场地中央位置设立一座高度不小于以后风场风机轮毂高度的测风塔,;,若场地有粗糙度发生急剧变化的区域，则应在变化前后的区域分别设立测风塔测风。对于隆升地形和低凹地形等复杂地形而言，应根据场地大小、主导风向和地形地貌增加测风塔数量，使测风塔所代表区域能够覆盖整个风场。当地形比较复杂时，应在不同地形代表区域进行加密测风，以获得更可靠的风资源数据。,