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風電場風能資源評估及微觀選址方法
科技論壇
風電場風能資源評估及微觀選址方法
高興建
（黑龍江華富風力發電穆棱有限責任公司,黑龍江穆棱157500）
摘要：風能資源評估是整個風電場建設、運行的重要環節，是風電項目的根本，對風能資源的正確評估是風電場建設取得良好經濟效益的關鍵，
有的風電場建設因風能資源評價失誤，建成的風電場達不到預期的發電量，造成很大的經濟損失。本文主要針對風能資源評估及微觀選址進行了分析
關鍵詞：風電場;風能資源評估;微觀選址方法1風能資源評估
風能資源評估包括三個階段：區域的初步區域風能資源評估及微觀選址。甄選、
1.1區域的初步甄選
建設風電場最基本的條件是要有能量豐
區域的初步甄選是根富，風向穩定的風能資源。
據現有的風能資源分布圖及氣象站的風資源情況結合地形從一個相對較大的區域中篩選較好的風能資源區域，到現場進行勘探，結合地形地貌和樹木等標志物在萬分之一地形圖上確定風
應電場的開發范圍。風電場場址初步選定后，
根據有關標準在場址中立塔測風。測風塔位置的選擇要選具有代表整個風電場的風資源狀況，具體做法：根據現場地形情況結合地形圖，在地形圖上初步選定可安裝風機的位置，測風塔要立于安裝風機較多的地方，如地形較復雜要分片布置立測風塔，測風塔不能立于風速分離區和粗糙度的過渡線區域，即測風塔附近應
地形較陡、樹木等障礙物，與單無高大建筑物、
個障礙物距離應大于障礙物高度的3倍，與成排障礙物距離應保持在障礙物最大高度的10倍以上；測風塔位置應選擇在風場主風向的上風向位置。測風塔數量依風場地形復雜程度而定：對于較為簡單、平坦地形，可選一處安裝測風設備；對于地形較為復雜的風場，要根據地形分片布置測風點。測風高度要最好風機的輪轂高度一樣，應不低于風機輪轂高度的2/3，一般分三層以上測風。
1.2區域風資源評估
區域風資源評估內容包括：
對測風資料進行三性分析，包括代表性，一致性，完整性；測風時間應保證至少一周年，
資測風資料有效數據完整率應滿足大于90％，
料缺失的時段應盡量小（小于一周）。根據風場測風數據處理形成的資料和長期站（氣象站、海
《風電場風資洋站）的測風資料，按照國家標準
源評估方法》（GB/T18710-2002）計算風電機組輪轂高度處代表年平均風速，平均風功率密度，風電場測站全年風速和風功率日變化曲線圖，風電場測站全年風速和風功率年變化曲線圖，風電場測站全年風向、風能玫瑰圖，風電場
風能玫瑰圖，風電場測站的風切測站各月風向、
變系數、湍流強度、粗糙度；通過與長期站的相關計算整理一套反映風電場長期平均水平的代
地表粗糙度、障表數據。綜合考慮風電場地形、
礙物等，并合理利用風電場各測站訂正后的測風資料，利用專業風資源評估軟件（WASP、WindFarmer等），繪制風電場預裝風電機組輪轂高度風能資源分布圖，結合風電機組功率曲
按照國家標準《風力發線計算各風機的發電量。
電機組安全要求》（GB1845.1-2001）計算風電場預裝風電機組輪轂高度處湍流強度和50
年一遇10min平均最大風速，提出風電場場址風況對風電機組安全等級的要求。根據以上形成的各種參數，對風電場風能資源進行評估，以判斷風電場是否具有開發價值。
1.3微觀選址目前，國內微觀選址通常采用國際上較為流行的風電場設計軟件WASP及WindFarmer進行風況建模，建模過程如下：
根據風電場各測站訂正后的測風資料、地粗糙度，利用輪轂高度的風資源柵格文件形圖、
滿足精度及高度要求的WindFarmer軟件的三個輸入文件，包括：輪轂高度的風資源柵格文件、測風高度的風資源柵格文件及測風高度的風資源風頻表文件。采用關聯的方法在Wind-Farmer軟件中輸入WASP軟件形成的三個文件，輸入三維的數字化地形圖(1:10000或1:5000)，地形復雜的山地風電場應采用1:5000地形圖，輸入風電場空氣密度下的風機功率曲線及推力曲線，設定風機的布置范圍及風機數量，
湍流強度、風機最小間距、坡度、噪設定粗糙度、
聲等，考慮風電場發電量的各種折減系數，采用修正PARK尾流模型進行風機優化排布。
根據優化結果的坐標，利用GPS到現場踏勘定點，根據現場地形地貌條件和施工安裝條件進行了機位微調，并利用GPS測得新的坐標，然后將現場的定點坐標輸入windfarmer中，采用粘性渦漩尾流模型對風電場每臺風機發電量及尾流損失的精確計算。
2微觀選址的基本方法
在風電場建設之前,前期的微觀選址工作是關鍵而重要的一步。風電場場址恰當與否直接影響電廠建成投產后的風資源利用率、風電場年發電量以及風電場對周圍環境等的影響。風電場微觀選址工作涉及了氣象、地質、交通、電力等諸多領域，以下簡單論述選址工作的基本方法。
2.1資料分析法
首先搜集初選風電場址周圍氣象臺站的歷史觀測數據,主要包括：海拔高度、風速及風平均風速及最大風速、氣壓、相對濕度、年降向、
雨量、氣溫及端最高最低氣溫以及災害性天氣發生頻率的統計結果等。此外還應在初選場址內建立測風塔,并進行至少1年以上的觀測，主要測量10m-70m/100m的10分鐘平均風速和
日平均氣溫、日最高和最低氣溫、日平均風向、
氣壓以及10分鐘脈動風速平均值。這些風速的測量主要是為了根據風機功率曲線計算發電
對量,并計算場址區域的地表動力學摩擦速度。
測風塔數據進行整理分析，并將附近氣象臺站觀測的風向風速數據訂正到初選場址區域。分析氣象觀測數據及場址地表特征，根據以下條件判斷初選區域是否適宜建立風電場：
a.初選風電場地區風資源良好，年平均風
30m速大于6.0-7.0m/s，風速年變化相對較小，
高度處的年有效風力時數在6000小時以上，風
2
功率密度達到250W/m以上。b.初選場址全年盛行風向穩定，主導風向頻率在30%以上。風向穩定可以增大風能的利用率、延長風機的使用壽命。c.初選場址湍流強度要小，湍流強度過大會使風機振動受力不均，降低風機使用壽命，甚至會毀壞風機。d.初選場址內自然災害發生
沙塵暴、雷暴、地震、泥頻率要低，對于強風暴、
石流多發地區不適宜建立風電場。e.所選風電場內地勢相對平坦，交通便利，風電上網條件較好，并最好遠離自然保護區、人類居住區、候鳥保護區及候鳥遷徙路徑等。
2.2實際調研
以上方法主要針對條件較好區域,如果某些地區缺少歷史測風數據，同時地形復雜，不適宜通過臺站觀測數據來訂正到初選場址，可以通過如下方法對場址內風資源情形進行評估：
植物變形判別法、風成地地形地貌特征判別法、
當地居民調查判別法。貌判別法、
2.3微尺度模式的應用
隨著數值模擬技術的快速發展,也由于資料分析法在資料的時空分辨率方面具有一定局限性,越來越多的高分辨率氣象模式及流體力學計算軟件被應用到風電場微觀選址工作中.目前，最常用的風電場微觀選址及風資源評估的軟件有：
a.WAsP：WAsP(WindAtlasAnalysisandApplicationProgram)軟件由丹麥RISΦ實驗室開發，是基于比較平坦的地形設計的，可以由一
2
個測風觀測塔推算周圍100km范圍內的風能
WasP軟件對風能資源評估適用于區資源分布。
域面積小，地形相對平坦地區。b.WindPro：WindPro軟件是丹麥EMD公司設計的一款用于風電場選址及風資源評估的軟件。考慮初選場址地形、地表粗糙度及障礙物風電場風能資源評估及微觀選址方法，以及測風塔觀測數據運用WAsP計算風電場范圍內風能資源分布情形，并對風電場內風機排布進行優化選
閃址，同時可以對風機定位工作后產生的噪聲、
爍及可視區域進行計算。WindPro軟件還可以將場址附近測站長時間序列觀測數據訂正到場址內的觀測點上。由于WindPro采用WAsP來計算風資源分布，該軟件更適宜用于相對平坦地形上的風電場選址及風資源評估。
參考文獻
[1]楊振斌,薛桁,袁春紅,孫振澤.用于風電場選址的風能資源評估軟件[J].氣象科技,2001(3).
[2]于力強,蘇蓬.風電場選址問題綜述[J].中國新技術新產品,2009(7).
[3]韓春福,南明君.基于WAsP的風電場風能資源評估的應用及分析[J].能源工程,2009(4).
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