风电场风能资源评估与微观选址

袁逸博

摘 要：电气行业在我国经济水平不断提升的背景下而发展快速，其不仅能够满足社会和人民的用电需求，还能够带动其他行业的共同进步。风力发电模式是获取电力资源的重要方式，同时也能够满足人们的环保需求，符合国家可持续发展的要求。为了促进风力发电的快速发展，本文主要针对风能资源评估及微观选址方法进行了具体的分析，旨在不断提高风电场的选址水平，使得风能资源利用率有所提升。

关键词：风电场;风能资源评估;微观选址

引言：

风能资源评估环节直接关系到风电场的建设效果，也能够为其创造更多的经济效益和社会效益。而目前，风能资源评估工作还受到了人员、技术、设备、资料等因素的影响，使其评估结果达不到预期目标，从而导致风能资源评估失误现象发生的概率增加，影响到风电场建设后的发电量，从而给相关单位带来很多损失。所以如何更好地进行风能资源评估及微观选址工作是相关企业的工作人员必须思考的问题。

一、风能资源评估的基础理论方法

（一）风能资源测量和评估的基本概念

在对风力资源进行开发利用之前，工作人员需要对其进行评估工作，研究和分析风力资源的储量。而为了更好地评估某个区域的风力资源，工作人员需要对其风况进行研究，通过测量该区域的风况以保证其具有足有的风力发电潜力。目前，测风塔、雷达和邻近气象台站是我国进行风力资源测量工作的主要方法，通过采集相关数据信息并进行整理、分析，便可以根据结果来评估该区域风力资源储量。

（二）测风数据的处理

首先要对测风数据进行审核、评定，以保证测风数据的精确性和可靠性，从而使其能够为风能资源评估工作提供准确的参考依据。在进行数据审定工作时，需要先对其完整性进行判断，之后在对数据的连贯性及合理性进行审定，这样才能保证审定工作的可靠性。而在进行数据审定过程中发现有错误或不完整问题，工作人员需要依据实际情况来对其进行修改或者补充，继而对测风数据开展统计计算、评估工作，以得到风能的储量、登记等。同时，工作人员也需要注意风力情况、功率、大小等，以保证统计计算结果的准确性。

二、风能资源评估步骤

（一）区域的初步甄选

风能发电资源丰富及稳定是影响风电场地的建设和经济发展的重要基础资源条件，而风能区域的初步资源甄选则主要是根据各个气象站的历年风能发电资源监测情况及风能资源区域分布情况图而从一个大的风能区域内初步筛选确定出一个风能发电资源较丰富、稳定的一个区域，之后相关工作人员需要对现场进行实地勘查和测量，并根据地形、树木等地形标志物而在现场地形图中明确标明整个风电场的规划开发、评估利用范围。当初步选定风电场后，工作人员需要严格按照规定而在风电场内设立测风塔。首先，测风塔需要安装于风机较多的区域，不能设立于风速过渡区域，即在有高大建筑物、树木等标志物的区域内不能安装测风塔。同时，测风塔应与障碍物保持合理的距离，且需要选择在风电场的上风向位置进行安装。其次，安装测风塔的数量应严格根据风电场的实际地形确认。如对于简单地形来说，工作人员可以选择一个地方来安装测风塔，反之，对于复杂地形来说，其需要根据该风场实际地形来按层分片来进行测风塔的布置。最后，测风高度位置应不得低于驱动风轮轴和轮毂高度的2/3处。

（二）区域资源评估

对于所选定测风区域的风能利用资源状况进行评估的主要研究内容一般包括以下几个基本方面：一是对测风统计资料的综合代表性、完整性、一致性情况进行资料研究与统计分析;二是对使用测风统计资料的使用时间、完整缺失率进行评估，要求其测风时间在一周年以上，资料缺失率不低于10%。工作人员需要结合测风资料及测风数据处理形成的资料并根据国家规定而对该区域的全面风速、风功率的日变化曲线图及年变化曲线图进行确认，整理出一套能够反映该风电场风能平均水平的数据、资料等。同时工作人员也需要借助专业的风能资源评估软件，综合考虑该区域的障碍物、地形等，而绘制出合理、可靠的风电场预装风轮高度风能资源分布图，从而计算出每个风机的实际发电量。最后，工作人员通过对以上参数进行评估而最终确认该风电场选址是否已经存在后续开发利用价值。

（三）微观选址

我国通常采用WAsP（Wind Atlas Analysis and Application Program）及WindFarmer等微观设计处理软件工具来对该风电场的风况进行微观建模，过程如下：根据风电场测风数据处理的测风资料、地形图等，利用轮毂高度的风资源栅格文件满足高度和精度要求的WindFarmer软件的三个输入文件，并采取关联法在WindFarmer软件中输入三维数字化地形图、风电场空气密度下的风机功率曲线图、WAsP软件所形成的三个文件等，之后采用修正PARK尾流模型而对风机进行优化。工作人员需要根据优化结果坐标并结合GPS定位技术，而将新坐标输入WindFarmer软件之中，并采用粘性涡轮漩尾流模型计算出风电场每台风机的发电量及尾流损失。

三、微观选址的基本方法

微观选址是否恰当直接关系到了风电场建成后的风能资源利用率、发电量等，与风电场的直接利益相关联。

（一）资料分析法

工作人员需要对风电场周围气象站台的历史观测数据信息进行收集、整理、分析，如对平均风速及最大风向、气压、相对湿度等，同时也要在初选场址内设立测风塔，对风速、日平均气温等进行至少一周年以上测量，以计算出该区域的地表动力学摩擦速度。之后工作人员需要对测量数据和历史数据进行结合，整理分析后判断初选区域是否具备建立、发展风电场的必要条件：一是初选场址需要具有较高的风能资源，要求其风功率密度等达到国家规定，且年风速变化相对较小。二是初选场址全年风向较为稳定。三是初选场址的风湍流强度较小，否则将导致风机使用寿命及性能均下降。四是要求该场址内的灾害发生频率低。

（二）实际调研

若初选区域缺少历史测风数据，且条件较差，地形相对复杂，不适宜通过测风塔来观测数据，这就需要工作人员采取实地勘查、调研的方式来判断该初选场址的价值，如工作人员可以根据地形地貌特征判别法、当地居民调查辨别法等来评估该区域的风能资源。

（三）微尺度模式的应用

由于以上两种方法在时空分辨率方面存在一定的局限性，所以高分辨率的气象计算软件已被广泛应用于风电场的微观选址工作中，如WAsP軟件、WindFarmer软件等，其能够通过建模方法来提高微观选址工作质量。

结束语：

风能资源评估及微观选址工作对于风电场的运行及发展起到了重要的推动作用。为了真正落实风能资源评估和微观选址工作，相关工作人员需要不断优化评估流程，加强对历史资料及测量资料的审定力度，并积极引进先进设备及软件，以保证其评估效果达到理想目标。不仅如此，相关单位也要重视人才的引进与培养工作，不断提高评估团队的综合素养，以保证风能资源评估及微观选址工作的正常进行。

参考文献：

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