風(fēng)電技術(shù)之3種方法結(jié)合為風(fēng)電場(chǎng)選址

　　在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)之前,前期的微觀選址工作是關(guān)鍵而重要的一步.風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址恰當(dāng)與否直接影響電廠建成投產(chǎn)后的風(fēng)資源利用率、風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電量以及風(fēng)電場(chǎng)對(duì)周圍環(huán)境等的影響。風(fēng)電場(chǎng)微觀選址工作涉及了氣象、地質(zhì)、交通、電力等諸多領(lǐng)域，以下簡(jiǎn)單從氣象角度論述選址工作的基本方法.
　　
　　(一) 資料分析法
　　
　　首先搜集初選風(fēng)電場(chǎng)址周圍氣象臺(tái)站的歷史觀測(cè)數(shù)據(jù),主要包括：海拔高度、風(fēng)速及風(fēng)向、平均風(fēng)速及最大風(fēng)速、氣壓、相對(duì)濕度、年降雨量、氣溫及端最高最低氣溫以及災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果等。
　　
　　此外還應(yīng)在初選場(chǎng)址內(nèi)建立測(cè)風(fēng)塔,并進(jìn)行至少1年以上的觀測(cè)，主要測(cè)量10m-70m/100m的10分鐘平均風(fēng)速和風(fēng)向、日平均氣溫、日最高和最低氣溫、日平均氣壓以及10分鐘脈動(dòng)風(fēng)速平均值。這些風(fēng)速的測(cè)量主要是為了根據(jù)風(fēng)機(jī)功率曲線計(jì)算發(fā)電量,并計(jì)算場(chǎng)址區(qū)域的地表動(dòng)力學(xué)摩擦速度。
　　
　　對(duì)測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，并將附近氣象臺(tái)站觀測(cè)的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)訂正到初選場(chǎng)址區(qū)域。分析氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)及場(chǎng)址地表特征，根據(jù)以下條件判斷初選區(qū)域是否適宜建立風(fēng)電場(chǎng)：

　　1. 初選風(fēng)電場(chǎng)地區(qū)風(fēng)資源良好，年平均風(fēng)速大于6.0-7.0m/s，風(fēng)速年變化相對(duì)較小，30m高度處的年有效風(fēng)力時(shí)數(shù)在6000小時(shí)以上，風(fēng)功率密度達(dá)到250W/m2以上。

　　2. 初選場(chǎng)址全年盛行風(fēng)向穩(wěn)定，主導(dǎo)風(fēng)向頻率在30%以上。風(fēng)向穩(wěn)定可以增大風(fēng)能的利用率、延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。

　　3. 初選場(chǎng)址湍流強(qiáng)度要小，湍流強(qiáng)度過大會(huì)使風(fēng)機(jī)振動(dòng)受力不均，降低風(fēng)機(jī)使用壽命，甚至?xí)�毀壞風(fēng)機(jī)。

　　4. 初選場(chǎng)址內(nèi)自然災(zāi)害發(fā)生頻率要低，對(duì)于強(qiáng)風(fēng)暴、沙塵暴、雷暴、地震、泥石流多發(fā)地區(qū)不適宜建立風(fēng)電場(chǎng)。

　　5. 所選風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)地勢(shì)相對(duì)平坦，交通便利，風(fēng)電上網(wǎng)條件較好，并最好遠(yuǎn)離自然保護(hù)區(qū)、人類居住區(qū)、候鳥保護(hù)區(qū)及候鳥遷徙路徑等。

　　(二) 實(shí)際調(diào)研
   
　　以上方法主要針對(duì)條件較好區(qū)域,如果某些地區(qū)缺少歷史測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，同時(shí)地形復(fù)雜，不適宜通過臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)來訂正到初選場(chǎng)址，可以通過如下方法對(duì)場(chǎng)址內(nèi)風(fēng)資源情形進(jìn)行評(píng)估：地形地貌特征判別法、植物變形判別法、風(fēng)成地貌判別法、當(dāng)?shù)鼐用裾{(diào)查判別法。
   
　　(三) 微尺度模式的應(yīng)用
　　
　　隨著數(shù)值模擬技術(shù)的快速發(fā)展,也由于資料分析法在資料的時(shí)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(xué)計(jì)算軟件被應(yīng)用到風(fēng)電場(chǎng)微觀選址工作中.目前，最常用的風(fēng)電場(chǎng)微觀選址及風(fēng)資源評(píng)估的軟件有：

　　1. WAsP：WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)軟件由丹麥RISΦ實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，是基于比較平坦的地形設(shè)計(jì)的，可以由一個(gè)測(cè)風(fēng)觀測(cè)塔推算周圍100km2范圍內(nèi)的風(fēng)能資源分布。WasP軟件對(duì)風(fēng)能資源評(píng)估適用于區(qū)域面積小，地形相對(duì)平坦地區(qū)。

　　2. WindPro：WindPro軟件是丹麥EMD公司設(shè)計(jì)的一款用于風(fēng)電場(chǎng)選址及風(fēng)資源評(píng)估的軟件�？紤]初選場(chǎng)址地形、地表粗糙度及障礙物，以及測(cè)風(fēng)塔觀測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用WAsP計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)范圍內(nèi)風(fēng)能資源分布情形，并對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)排布進(jìn)行優(yōu)化選址，同時(shí)可以對(duì)風(fēng)機(jī)定位工作后產(chǎn)生的噪聲、閃爍及可視區(qū)域進(jìn)行計(jì)算。WindPro軟件還可以將場(chǎng)址附近測(cè)站長(zhǎng)時(shí)間序列觀測(cè)數(shù)據(jù)訂正到場(chǎng)址內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)上。由于WindPro采用WAsP來計(jì)算風(fēng)資源分布，該軟件更適宜用于相對(duì)平坦地形上的風(fēng)電場(chǎng)選址及風(fēng)資源評(píng)估。

　　3. WindSim：WindSim軟件是挪威一家公司設(shè)計(jì)，基于計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)風(fēng)電場(chǎng)選址及風(fēng)資源評(píng)估的軟件。WindSim軟件包括六個(gè)模塊：地形處理模塊、風(fēng)場(chǎng)計(jì)算模塊、風(fēng)機(jī)位置模塊、流場(chǎng)顯示模塊、風(fēng)資源計(jì)算模塊、年發(fā)電量計(jì)算模塊。其中，風(fēng)場(chǎng)計(jì)算模塊適用計(jì)算流體力學(xué)商用軟件Pheonics的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格解算器部分。WindSim軟件采用計(jì)算流體力學(xué)軟件來模擬場(chǎng)址內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)情形，可以很好的計(jì)算出相對(duì)復(fù)雜地形下的風(fēng)場(chǎng)分布情況，因此，WindSim軟件可以用于相對(duì)復(fù)雜地形條件下的風(fēng)電場(chǎng)選址及風(fēng)資源。
   
　　在具體微觀選址工作中，上述三種方法應(yīng)互相結(jié)合，以求對(duì)擬建風(fēng)電場(chǎng)的選址給出最恰當(dāng)?shù)慕ㄗh，從而發(fā)揮氣象部門在風(fēng)資源開發(fā)利用領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)和作用。