風電勘測設計中的水文氣象工作分析

魯燕

摘要：水文氣象工作是風電勘測設計中的重要環節，其涉及風電場的選址、設站觀測、收集資料、分析成果等環節，對風力發電設計具有直接的影響。由于風電勘測設計中的水文氣象工作量較大，從選址到建成等需要準確完整的水文氣象數據，這就要做好風資源的分析工作，從而保證風力發電項目的正常開展，實現良好的社會效益和經濟效益。本文就對風電勘測設計中的水文氣象工作進行分析和探討。

關鍵詞：風電勘測設計；水文氣象工作

一、風電場的選址

在風電場選址過程中，應該充分利用當地的氣象站網，詳細了解擬選場址地區的季節變化情況、風速變化情況、盛行風向穩定性、臺風對當地影響、湍流強度情況、風的垂直切變情況等，做好復雜地形對風向風速影響的分析工作。通常在選址時應盡可能選擇平坦的地區，以便充分利用附近區域的現有資料，有效縮短勘測設計的時間，減少觀測工作量。針對山谷地形，如果山谷走向和風向垂直，表明山谷內的風速小于平地的風速，如果山谷走向和風向一致，則說明山谷內的風速大于平地的風速。將風電場的站址選擇在山谷內，必須要使山谷走向與當地盛行風向保持一致，有效利用山脊和山丘等地形對氣流的壓縮作用及其高度抬升的作用，注重因地形強烈變化而引起的湍流和風切變，因此風電場的站址可選擇在與盛行風向相切的山頂、山丘兩側上部、山丘迎風面。如果山脊的水平延伸較長，脊線與盛行風向斜交的地形，應該綜合考慮脊線的形狀和山脊的高度，對各個方面加以統籌分析來選擇風電場站址。值得注意的是，場址大小的選擇也是選址中的關鍵內容，在選址過程中還要考慮到潮汐、內澇、洪水等因素對風電場可能造成的影響。

二、設站觀測

風電場與氣象部門的氣象臺站相距甚遠，若對這些站點的風資源進行直接引用，在此基礎上計算出風機的功率輸出特征，往往無法保證其精度。根據相關規定，風電場站址觀測的風向風速資料至少要連續觀測一年，資料準確記錄數據要超過總記錄數據的90%。當然觀測時間的長短尚有待商榷，如果風電場附近有風資料，可以利用短期對比觀測來證明附近風資料的使用效果，這樣便可不用長時間進行觀測；而若風電場附近風資料缺乏一定的代表性，風向風速具有明顯的季節變化，則必須要進行長期對比觀測，從而計算出準確的風能功率輸出特征。風電場建站觀測的重要內容之一就是在觀測不同高度的風向風速時，認真分析下墊面粗糙度與風速沿高度方向上的變化。另外，測風資料的好壞直接影響著風機出力的優劣，對測風設備具有重要意義，在空曠處安裝測風儀時應盡量避開房屋和樹林等的阻擋。

三、資料的收集

一般來說，風電場風況的分析方法有三種：①觀測風電場的短期風況后，將其與附近長期站資料進行對比分析：②對風電場附近地區的氣象資料加以使用：③直接引用風電場1年以上的風資料，對其進行詳細分析，但是要想保證風電場觀測資料的代表性較強，有效反映出當地風況，至少要做到1-3年的現場觀測。由此可見，風資料的收集工作顯得尤為重要。現階段，許多氣象站都位于城郊或城內，其所處環境與風電場環境存在明顯的差異，因此在收集風資料的過程中，要對氣象站環境情況進行詳細了解，以此選擇適應測風環境的風資料，充分發揮出短期測風成果的作用。有些風電場周邊地區設置有多個氣象站點，風電場與站點之間、站點與站點之間的自然條件有所不同，這就要求詳細了解周邊氣象站點的地形條件、觀測方法及其與風電場的距離等，選擇具有代表性的氣象站作為參證站，恰當選取參證資料，確保風機選型與風能計算的正確性。除氣象站提供的風況資料之外，其他部門也會提供風況資料，如福建省的一些沿海鹽場進行風況觀測，這些站點的自然條件接近于風電場，但由于其觀測缺乏規范性，觀測的設備不夠先進，因而收集這些資料時應詳細了解觀測方法和測站位置，以便取舍。

四、分析成果

風電勘測設計中的水文氣象工作主要是對風能系統的影響因素展開工作，如極端大風的發生頻率、間歇期與多風氣的時間序列特性、風向風速的高度變化、空氣密度的日變化和季節變化、風向發生突變和風向頻率的概率、風速的概率分布、平均風速的變化等：同時也要分析暴雨、潮汐、洪澇對風電場的影響，進而驗證參證站引用的水文氣象資料。風電勘測設計的主要任務就是風電場風資源的評價與計算，而水文氣象工作的關鍵則是分析風電場的周邊氣象站資料以及實測資料等。由于人為因素和測風設備因素的影響，必須要檢測已獲得的風電場測風資料數據的有效性，對錯誤數據進行排除：同時在檢測中可能會導致一些數據丟失，若丟失的數據較多，則需構建相關方程來補齊空缺。

風資源分析的重要工作也包括參證氣象站的選擇。隨著城市化進程的加快，有些氣象站已被周圍建筑物所包圍，氣象站風速逐年變小，因而選取參證站時應結合搜集的資料及氣象站具體情況，選擇代表性好、數據完整、長期觀測的氣象站與資料，然后計算分析測風場的風資源。如果選擇與風電場相距較遠的氣象站，應該從地貌地形、主導風向的變化、周期環境的變化、不同季節風況的變化、主導方向等方面進行考慮。目前國內已經擬建或正在建的風電場規模都不夠大，擴大規模來形成良好的經濟效益，將會成為風電場的重要發展趨勢。在風電機安裝數量增加的背景下，風能損失與風機排列方式的關系也會成為重要的研究方向。

結束語：隨著環境保護理念的深入人心，發展風電深受國家與各級政府的重視，而水文氣象工作作為風電勘測設計中的重要內容，具有工作量大等特點，從選址到見后都需提供準確、全面、完整的水文氣象數據，因此提高水文氣象人員的能力顯得尤為重要。在風電勘測設計過程中，資料收集、設站觀測、站址選擇這三者之間具有密切的關系，站址的選擇對設站觀測、資料收集具有極大的影響。在水文氣象專業風電勘測技術規定不齊全的現狀下，希望盡快出臺相關的文件，確保風電勘測工作的規范發展。endprint