山地风电场微观选址过程研究

陈新宇

【摘要】由于山地风电场地形条件复杂，合理分析其风能资源和开展微观选址工作尤为重要。本文以FL风电场为例，论述了山地风电场风能资源分析和微观选址需注意的问题，为山地风电场的开发建设提供借鉴。

【关键词】山地风电场；风能资源分析；微观选址

1、研究背景

近年来，中国风电行业的开发方式由大规模、集中式转变为小规模、分散式，开发区域也由风能资源较好、地形地貌较简单的平原地区转向低风速、地形复杂的山地区域。由于山地的成风机制复杂、风能资源分布差异大等因素，山地风电场的建设需注重测风数据分析、微观选址方案优化等。

2、风资源分析

2.1 测风塔位置分析

风电场场址区域风能资源的模拟都是基于测风塔实测数据，因此，测风塔的设立位置需具有好的代表性才能真实反映出风电场场址区域的风能资源情况。一般而言，山地风电场测风塔对周边2km～3km的区域代表性较好，局部山脉走向较为单一、海拔落差较小的区域测风塔代表性较好的区域可适当扩大。

2.2 数据处理与分析

根据统计资料，测风数据10%的误差很有可能导致风电场近30%的发电量评估误差，提高测风数据的准确性、可靠性对风电场的开发建设具有非常重要的意义。在测风数据的统计分析和处理过程中，要充分利用同塔不同层数据及不同塔之间的数据分析。同塔不同层、不同塔数据的相互对比分析，可以有效识别一般检验方法难以识别的问题数据，通过从不同角度（如风切变、风向差异、方差变化等）验证不同层数据的变化趋势情况，从而有效识别问题数据并进行处理。

3、微观选址

山地风电场场址地形条件复杂，周边复杂的环境因素会对场址区域的风能资源模拟带来了较大的误差。广西区域目前正在开发的风电场基本上均为山地风电场，其往往具有气象条件多变、地形复杂、交通条件差、坟地分布较多等特征，微观选址过程需考虑敏感因素较多，微观选址过程较为复杂。本文暂以FL风电场为例，论述广西区域山地风电场微观选址需注意的问题。

3.1 选址步骤

（1）根据招标确定的风机机型参数，结合场址的地形特点、风能资源成果等拟定风机排布原则及要素：风机间距在主导风向上按距离500m、垂直主导风向上按270m间距考虑（定标机组直径为111m），尽量充分利用场址，保持尾流损失在10%以下（个别风电量较好的机位可在12%以下），入流角不超过8°、湍流强度不超过0.16，初步拟定一个风机初步排布方案。

（2）根据风机初步排布方案在现场开展风机现场定点，根据拟定的机位周边的地形地貌、地质条件、吊装平台大小、是否有坟墓等，现场舍弃或优化调整风机机位，并记录该风机点位周边敏感因素情况，形成现场微调后的风机排布方案。

（3）根据现场微调后的风机排布方案，进行电量、湍流等的重新计算，经风机厂家进行安全性复核、个别机位的经济性比较等工作后，若部分机位需调整需参考现场记录情况进行调整，最终确定风机排布方案。

3.2 场址特征

FL风电场位于广西某县，场址内山脊或山包高程约490m～900m，海拔落差较大。场址整体地势为东北部较高，西南部较低，起伏较大，山體自然坡度一般在10°～35°之间，局部较陡（坡度大于35°）。

3.3 风能资源分析

本次收集到FL风电场内一座80m高测风塔2011年11月25日～2013年3月10日时段测风数据，经对测风数据进行数据验证、处理后，选择2012年1月至12月一个完整自然年作为风电场的代表年时段。经对该时段的数据进行验证、数据处理、订正等分析工作后，测风塔80m高度风速为7.0m/s，风功率密度等级为345W/m3， 风能风向主要集中在SSE及NE方向上，风能资源条件较好，风向较稳定、集中。

3.4 注意事项

（1）安全要求 由于FL风电场海拔落差较大，地形起伏较大，机位最高海拔与最低海拔相差约400m。为使风机轮毂高度的入流角、湍流轻度等满足定标机型的安全设计要求，保证风电机组的运行安全，在风电场地形起伏较大区域尽量不布置风电机组。

（2）边坡距离要求 由于风能资源最好的区域一般位于山脊或山顶最高处，考虑到FL风电场山脊较为窄薄，综合考虑机位点的边坡情况、边坡滑落风险及影响程度，结合地质地形勘察情况、风机载荷计算，风机与边坡的距离至少控制在20m以上。

（3）电量计算折减要求 考虑到本风电场目前仅设立有一座测风塔，根据测风塔的位置、海拔，对测风塔的代表性进行初步评估，认为利用该测风塔对场址区域内的风能资源模拟在高海拔区域会存在一定的误差。若在与测风塔所处山脊在地形、海拔等差异较小的地方模拟出来的风能资源，与测风塔位置处的风能资源差异较大，则可在该山脊合适位置虚拟一个测风塔，假设该虚拟测风塔与实际测风塔风速情况一致，重新模拟场址区域的风能资源分布情况，前后两个风能资源模拟成果进行对比分析，并结合山脊海拔、分布等情况，对场址不同区域的区域选取不同的折减值计算发电量。

（4）其他因素 风机机位的选择，不仅要考虑发电量的好坏程度，还要综合考虑道路工程量、平台工程量、集电线路投资等内容，尤其是单台风机的年等效满负荷小时数在整场平均之下的风机机位，尽量对这些机位进行单独的经济指标测算，综合比选，择优选用经济指标好的作为正式机位。

4、结语

本文论述了山地风电场的风能资源分析过程、微观选址的方法及需要注意的问题，通过对FL风电场的分析，论述测风塔的使用、风机位的择优选用等内容，对山地风电场的风能资源分析、微观选址、建设等提供了一定的参考。

参考文献：

[1] 陈爱，刘宏昭，等。复杂地形条件下风力及微观选址。太阳能学报，2012（5）：782-788