山地風電場微觀選址過程研究

陳新宇

【摘要】由于山地風電場地形條件復雜，合理分析其風能資源和開展微觀選址工作尤為重要。本文以FL風電場為例，論述了山地風電場風能資源分析和微觀選址需注意的問題，為山地風電場的開發(fā)建設提供借鑒。

【關鍵詞】山地風電場；風能資源分析；微觀選址

1、研究背景

近年來，中國風電行業(yè)的開發(fā)方式由大規(guī)模、集中式轉變?yōu)樾∫?guī)模、分散式，開發(fā)區(qū)域也由風能資源較好、地形地貌較簡單的平原地區(qū)轉向低風速、地形復雜的山地區(qū)域。由于山地的成風機制復雜、風能資源分布差異大等因素，山地風電場的建設需注重測風數(shù)據(jù)分析、微觀選址方案優(yōu)化等。

2、風資源分析

2.1 測風塔位置分析

風電場場址區(qū)域風能資源的模擬都是基于測風塔實測數(shù)據(jù)，因此，測風塔的設立位置需具有好的代表性才能真實反映出風電場場址區(qū)域的風能資源情況。一般而言，山地風電場測風塔對周邊2km～3km的區(qū)域代表性較好，局部山脈走向較為單一、海拔落差較小的區(qū)域測風塔代表性較好的區(qū)域可適當擴大。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)統(tǒng)計資料，測風數(shù)據(jù)10%的誤差很有可能導致風電場近30%的發(fā)電量評估誤差，提高測風數(shù)據(jù)的準確性、可靠性對風電場的開發(fā)建設具有非常重要的意義。在測風數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和處理過程中，要充分利用同塔不同層數(shù)據(jù)及不同塔之間的數(shù)據(jù)分析。同塔不同層、不同塔數(shù)據(jù)的相互對比分析，可以有效識別一般檢驗方法難以識別的問題數(shù)據(jù)，通過從不同角度（如風切變、風向差異、方差變化等）驗證不同層數(shù)據(jù)的變化趨勢情況，從而有效識別問題數(shù)據(jù)并進行處理。

3、微觀選址

山地風電場場址地形條件復雜，周邊復雜的環(huán)境因素會對場址區(qū)域的風能資源模擬帶來了較大的誤差。廣西區(qū)域目前正在開發(fā)的風電場基本上均為山地風電場，其往往具有氣象條件多變、地形復雜、交通條件差、墳地分布較多等特征，微觀選址過程需考慮敏感因素較多，微觀選址過程較為復雜。本文暫以FL風電場為例，論述廣西區(qū)域山地風電場微觀選址需注意的問題。

3.1 選址步驟

（1）根據(jù)招標確定的風機機型參數(shù)，結合場址的地形特點、風能資源成果等擬定風機排布原則及要素：風機間距在主導風向上按距離500m、垂直主導風向上按270m間距考慮（定標機組直徑為111m），盡量充分利用場址，保持尾流損失在10%以下（個別風電量較好的機位可在12%以下），入流角不超過8°、湍流強度不超過0.16，初步擬定一個風機初步排布方案。

（2）根據(jù)風機初步排布方案在現(xiàn)場開展風機現(xiàn)場定點，根據(jù)擬定的機位周邊的地形地貌、地質條件、吊裝平臺大小、是否有墳墓等，現(xiàn)場舍棄或優(yōu)化調整風機機位，并記錄該風機點位周邊敏感因素情況，形成現(xiàn)場微調后的風機排布方案。

（3）根據(jù)現(xiàn)場微調后的風機排布方案，進行電量、湍流等的重新計算，經(jīng)風機廠家進行安全性復核、個別機位的經(jīng)濟性比較等工作后，若部分機位需調整需參考現(xiàn)場記錄情況進行調整，最終確定風機排布方案。

3.2 場址特征

FL風電場位于廣西某縣，場址內山脊或山包高程約490m～900m，海拔落差較大。場址整體地勢為東北部較高，西南部較低，起伏較大，山體自然坡度一般在10°～35°之間，局部較陡（坡度大于35°）。

3.3 風能資源分析

本次收集到FL風電場內一座80m高測風塔2011年11月25日～2013年3月10日時段測風數(shù)據(jù)，經(jīng)對測風數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)驗證、處理后，選擇2012年1月至12月一個完整自然年作為風電場的代表年時段。經(jīng)對該時段的數(shù)據(jù)進行驗證、數(shù)據(jù)處理、訂正等分析工作后，測風塔80m高度風速為7.0m/s，風功率密度等級為345W/m3， 風能風向主要集中在SSE及NE方向上，風能資源條件較好，風向較穩(wěn)定、集中。

3.4 注意事項

（1）安全要求 由于FL風電場海拔落差較大，地形起伏較大，機位最高海拔與最低海拔相差約400m。為使風機輪轂高度的入流角、湍流輕度等滿足定標機型的安全設計要求，保證風電機組的運行安全，在風電場地形起伏較大區(qū)域盡量不布置風電機組。

（2）邊坡距離要求 由于風能資源最好的區(qū)域一般位于山脊或山頂最高處，考慮到FL風電場山脊較為窄薄，綜合考慮機位點的邊坡情況、邊坡滑落風險及影響程度，結合地質地形勘察情況、風機載荷計算，風機與邊坡的距離至少控制在20m以上。

（3）電量計算折減要求 考慮到本風電場目前僅設立有一座測風塔，根據(jù)測風塔的位置、海拔，對測風塔的代表性進行初步評估，認為利用該測風塔對場址區(qū)域內的風能資源模擬在高海拔區(qū)域會存在一定的誤差。若在與測風塔所處山脊在地形、海拔等差異較小的地方模擬出來的風能資源，與測風塔位置處的風能資源差異較大，則可在該山脊合適位置虛擬一個測風塔，假設該虛擬測風塔與實際測風塔風速情況一致，重新模擬場址區(qū)域的風能資源分布情況，前后兩個風能資源模擬成果進行對比分析，并結合山脊海拔、分布等情況，對場址不同區(qū)域的區(qū)域選取不同的折減值計算發(fā)電量。

（4）其他因素 風機機位的選擇，不僅要考慮發(fā)電量的好壞程度，還要綜合考慮道路工程量、平臺工程量、集電線路投資等內容，尤其是單臺風機的年等效滿負荷小時數(shù)在整場平均之下的風機機位，盡量對這些機位進行單獨的經(jīng)濟指標測算，綜合比選，擇優(yōu)選用經(jīng)濟指標好的作為正式機位。

4、結語

本文論述了山地風電場的風能資源分析過程、微觀選址的方法及需要注意的問題，通過對FL風電場的分析，論述測風塔的使用、風機位的擇優(yōu)選用等內容，對山地風電場的風能資源分析、微觀選址、建設等提供了一定的參考。

參考文獻：

[1] 陳愛，劉宏昭，等。復雜地形條件下風力及微觀選址。太陽能學報，2012（5）：782-788