探討風(fēng)力發(fā)電場微觀選址的重要性

摘要：近年來，我國風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)與開發(fā)處于興旺發(fā)達的階段，而風(fēng)力發(fā)電場今后的運行效益直接取決于場址和機位的有效性選擇，對于風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)來說也有著至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合微觀選址的重要技術(shù)要求和主要準則，進一步說明了風(fēng)力發(fā)電場微觀選址的重要性。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電場 微觀選址 重要性

1 概述

在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場的初期一定要對特定地域做風(fēng)能檢測，不能僅憑借著周圍氣象站提供的風(fēng)能數(shù)據(jù)，一定要在經(jīng)選擇確定后的風(fēng)場內(nèi)設(shè)置2個或3個測風(fēng)塔做為期一年的實地風(fēng)能檢測，各自獲取70m高以及10m高的風(fēng)向、風(fēng)頻和風(fēng)速等多方面數(shù)據(jù)，將風(fēng)向玫瑰圖及時描繪出來。按照檢測得出的數(shù)據(jù)并參考對照當?shù)貙嶋H地形、上網(wǎng)與交通等條件，最后決定能否在此建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場。選擇確定風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)地址后，還要將各臺風(fēng)機機位確定出來，這一過程稱之為微觀選址[1]。

2 微觀選址的重要技術(shù)要求

在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場時，微觀選址起到至關(guān)重要的作用，而技術(shù)要求的優(yōu)劣情況決定了場址的棄取，因此，對風(fēng)力發(fā)電場的微觀選址有以下幾點重要要求，主要是為了分析建廠的可行性。

2.1 風(fēng)能資源 有效風(fēng)能利用小時數(shù)、年平均風(fēng)速以及有效風(fēng)能功率密度等重要技術(shù)指標均能充分體現(xiàn)出極為充裕的風(fēng)能資源。按照我國實際的風(fēng)能資源情況，可把風(fēng)能充裕區(qū)指標設(shè)定為10m高，有效風(fēng)能利用小時數(shù)在5000h以上則超出3m/s，年平均風(fēng)速超過6m/s，有效風(fēng)能功率密度超出200W/m。在分析和計算風(fēng)能資源時，應(yīng)以一年限期的實際長周期風(fēng)能檢測數(shù)據(jù)為主要依據(jù)。

2.2 風(fēng)向穩(wěn)定 應(yīng)用實地檢測的風(fēng)向玫瑰圖來表示風(fēng)向穩(wěn)定。在風(fēng)向玫瑰圖中，最大方位的頻率通常是體現(xiàn)該風(fēng)向產(chǎn)生的次數(shù)最多，所以主導(dǎo)風(fēng)超過30%均可以看作是較為穩(wěn)定的風(fēng)向。

2.3 容量系數(shù) 風(fēng)力發(fā)電場機組年度電能的凈輸出量可稱之為容量系數(shù)，即在真實負荷基礎(chǔ)上的年度電能輸出，然后除以風(fēng)力發(fā)電機組的額定容量和8760h總年度運行量的乘積。風(fēng)力發(fā)電場選擇的地址在容量系數(shù)超出0.3的地區(qū)會有十分顯著的經(jīng)濟效益。

2.4 氣候和天象災(zāi)害 對風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)做選址工作時，應(yīng)充分考慮到氣候和天象機組各方面的影響因素，也就是氣象災(zāi)害，部門氣象情況極有可能嚴重威脅到風(fēng)力發(fā)電場機組的使用壽命。具體氣象災(zāi)害有以下幾種：①空氣鹽霧。與海岸線相鄰的地區(qū)因為空氣中含有鹽霧的成分較高，所以一定要對風(fēng)力發(fā)電場機組予以不同一般的特殊性保護，有利于降低腐蝕程度。②冰淞。冰淞?xí)癸L(fēng)力發(fā)電場機組的靜態(tài)載荷與動態(tài)載荷不斷增多，嚴重影響了風(fēng)力發(fā)電場機組的輸電線路和輸出功率。③風(fēng)沙摩擦腐蝕。風(fēng)沙會使風(fēng)力發(fā)電場機組的涂層設(shè)備、潤滑系統(tǒng)以及零部件等裝備加速損壞，對于該現(xiàn)象應(yīng)及時采取有效性解決措施加以改進，確保機組的正常運行。④紊流。紊流會使機組結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的震動，嚴重的甚至?xí)苯忧趾︼L(fēng)力發(fā)電場機組的實用性，在一定程度上增加了維修費用[2]。斷層、山地等復(fù)雜地形極易引發(fā)紊流的產(chǎn)生，所以在選址過程中應(yīng)以地勢平坦為主。

3 風(fēng)力發(fā)電機組微觀選址的主要準則

通過選擇確定風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)地址后，可按照勘察和測量風(fēng)能資源得出的結(jié)果來分析地形與地貌的特點，然后風(fēng)力發(fā)電場機組的微觀位置就可通過加大風(fēng)速的地形來明確決定。

3.1 微觀選址的途徑 在利用風(fēng)能資源方面，國際氣象組織針對其存在的氣象問題給出了相應(yīng)的選址方法和選址框圖。開始應(yīng)先把盛行風(fēng)向確定出來，隨后根據(jù)地形進行歸類，有效劃分為平坦和復(fù)雜這兩種地形。地面粗糙度會對平坦地形和復(fù)雜地形造成影響，此外，復(fù)雜地形還要對地形特點進行全面考慮。

3.2 風(fēng)速受地面粗糙度、山地和障礙物的影響 風(fēng)速處于近地層時會隨著高度的變化而發(fā)生顯著地改變，但因地面的粗糙程度各不一致，所以處于不同高度的風(fēng)速也有著不同的變化。氣流經(jīng)過障礙物時會在下游逐步形成擾動區(qū)，使得處于擾動區(qū)的風(fēng)速不斷下降，而強勁的湍流會直接阻礙到風(fēng)力發(fā)電場機組的運行，所以在安裝風(fēng)力發(fā)電場機組時，其位置的選擇有著重要的關(guān)鍵性作用，盡力避開下流障礙物的擾動區(qū)。通常山高在向風(fēng)面的5倍到10倍，背風(fēng)面則是15倍，這段山地的水平距離即會影響風(fēng)速，而越緩的坡度，越高的山脊，其受到背風(fēng)面影響的實際水平距離就越遠[3]。

3.3 安裝機組間隔距離的影響 在風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)過程中，各機組之間一定會出現(xiàn)相互擾亂情況，而機組尾流所形成的氣動干擾會對其造成直接性影響，風(fēng)能處于下游風(fēng)輪地區(qū)將會逐漸降低平均量和時間量，致使電量直線下降。除此之外，尾流還會額外加上風(fēng)剪切與湍流作用，促使風(fēng)輪直接受到額外的脈動氣動載荷，引起風(fēng)輪結(jié)構(gòu)發(fā)生振動，不斷增多疲勞度和損傷度。安裝機組的間隔距離要實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電場整體效益最大化的要求，還要對提出的條件限制做適當滿足，按照建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場地址的實際地形，合理科學(xué)的規(guī)劃各機組的布局。

4 風(fēng)場微觀選址的重要性

風(fēng)力發(fā)電場微觀選址的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場過程中，微觀選址屬于極為重要的階段，其主要職責(zé)是按照風(fēng)力發(fā)電場的選址實行風(fēng)能檢測工作，通過檢測結(jié)果得出風(fēng)點數(shù)據(jù)后，對風(fēng)力發(fā)電場內(nèi)的風(fēng)資源進行綜合性評估，有效計算出風(fēng)場總體的風(fēng)功率，依照場址的具體地形條件以及風(fēng)分布情況實施風(fēng)機選型與風(fēng)機布點工作。②風(fēng)力發(fā)電場的微觀選址一般是在宏觀選址的前提下安排布設(shè)風(fēng)力發(fā)電機組，以便整個風(fēng)力發(fā)電場能夠取得良好的經(jīng)濟效益。由國外與國內(nèi)的實際經(jīng)驗可知，風(fēng)力發(fā)電場在微觀選址中發(fā)生差錯，會使發(fā)電量造成巨大的損失，并增加了大量的維修費用，這些損失要比詳細調(diào)查場址所需的費用高出許多，所以在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場時微觀選址有著極為重要的作用[4]。③一般情況下，微觀選址會采用到多種類型的數(shù)據(jù)，例如氣候、天象、地形、地貌、輸入風(fēng)能以及WASP軟件等，通過計算機固有功能來順利完成復(fù)雜計算。對于微觀選址應(yīng)予以重視，如若選址出現(xiàn)差錯，那么毗鄰范圍在200米以內(nèi)的兩臺風(fēng)機，其輸出功率的相差額極有可能超出25%。④在風(fēng)場的微觀選址中應(yīng)著重注意風(fēng)能的檢測工作，有利于投資風(fēng)險的降低。傳統(tǒng)能源和風(fēng)能相比較，風(fēng)能無法進行預(yù)先測定，檢測風(fēng)能得出的數(shù)據(jù)是否準確會對風(fēng)電投資效益造成直接性影響，而檢測風(fēng)能是一項非常繁雜的工作，除了要測量風(fēng)速之外，還要同時對多種參數(shù)進行測量，如風(fēng)向、氣壓與氣溫等，所以在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場初期必須要做好風(fēng)能檢測工作[5]。⑤風(fēng)力發(fā)電場的重要方針是節(jié)約常規(guī)能源，降低環(huán)境污染程度，進一步減少發(fā)電總成本，也就是社會成本與經(jīng)濟成本，所以風(fēng)力發(fā)電場的微觀選址對建設(shè)項目經(jīng)濟可行性來說有著至關(guān)重要的作用。風(fēng)力發(fā)電場的微觀選址不能僅憑借著當?shù)仫L(fēng)能普查資料，必須要實施微觀選址的測量風(fēng)能工作，以便精準的確定出風(fēng)力機的實際位置、年發(fā)電量、風(fēng)電場具體裝機容量以及風(fēng)力機尾流擾動。⑥按照風(fēng)力發(fā)電場實質(zhì)測量風(fēng)能數(shù)據(jù)、風(fēng)力發(fā)電機組特性以及地形地貌特點，通過風(fēng)力發(fā)電場的微觀選址采用計算機模擬技術(shù)來順利實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組的最佳布置，以便充分發(fā)揮可利用資源，獲取最大的發(fā)電量。

5 結(jié)束語

建設(shè)和開發(fā)一個風(fēng)力發(fā)電場，必須在早期全面了解與掌握當?shù)氐膶嶋H氣象資料，以便獲取最合理的測風(fēng)點進行為期一年的風(fēng)能資源檢測，收集好與之相關(guān)的數(shù)據(jù)。微觀選址通常要在宏觀選址的前提下對風(fēng)力發(fā)電場的機組布設(shè)位置做進一步細化工作，還要深入分析風(fēng)力發(fā)電場的各項指標，以實現(xiàn)布機的合理化與科學(xué)化[6]。為此，在建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場初期應(yīng)進行微觀選址，只有這樣才能設(shè)計出最佳的風(fēng)力發(fā)電場。

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