風電場風能資源評估與微觀選址

袁逸博

摘 要：電氣行業在我國經濟水平不斷提升的背景下而發展快速，其不僅能夠滿足社會和人民的用電需求，還能夠帶動其他行業的共同進步。風力發電模式是獲取電力資源的重要方式，同時也能夠滿足人們的環保需求，符合國家可持續發展的要求。為了促進風力發電的快速發展，本文主要針對風能資源評估及微觀選址方法進行了具體的分析，旨在不斷提高風電場的選址水平，使得風能資源利用率有所提升。

關鍵詞：風電場;風能資源評估;微觀選址

引言：

風能資源評估環節直接關系到風電場的建設效果，也能夠為其創造更多的經濟效益和社會效益。而目前，風能資源評估工作還受到了人員、技術、設備、資料等因素的影響，使其評估結果達不到預期目標，從而導致風能資源評估失誤現象發生的概率增加，影響到風電場建設后的發電量，從而給相關單位帶來很多損失。所以如何更好地進行風能資源評估及微觀選址工作是相關企業的工作人員必須思考的問題。

一、風能資源評估的基礎理論方法

（一）風能資源測量和評估的基本概念

在對風力資源進行開發利用之前，工作人員需要對其進行評估工作，研究和分析風力資源的儲量。而為了更好地評估某個區域的風力資源，工作人員需要對其風況進行研究，通過測量該區域的風況以保證其具有足有的風力發電潛力。目前，測風塔、雷達和鄰近氣象臺站是我國進行風力資源測量工作的主要方法，通過采集相關數據信息并進行整理、分析，便可以根據結果來評估該區域風力資源儲量。

（二）測風數據的處理

首先要對測風數據進行審核、評定，以保證測風數據的精確性和可靠性，從而使其能夠為風能資源評估工作提供準確的參考依據。在進行數據審定工作時，需要先對其完整性進行判斷，之后在對數據的連貫性及合理性進行審定，這樣才能保證審定工作的可靠性。而在進行數據審定過程中發現有錯誤或不完整問題，工作人員需要依據實際情況來對其進行修改或者補充，繼而對測風數據開展統計計算、評估工作，以得到風能的儲量、登記等。同時，工作人員也需要注意風力情況、功率、大小等，以保證統計計算結果的準確性。

二、風能資源評估步驟

（一）區域的初步甄選

風能發電資源豐富及穩定是影響風電場地的建設和經濟發展的重要基礎資源條件，而風能區域的初步資源甄選則主要是根據各個氣象站的歷年風能發電資源監測情況及風能資源區域分布情況圖而從一個大的風能區域內初步篩選確定出一個風能發電資源較豐富、穩定的一個區域，之后相關工作人員需要對現場進行實地勘查和測量，并根據地形、樹木等地形標志物而在現場地形圖中明確標明整個風電場的規劃開發、評估利用范圍。當初步選定風電場后，工作人員需要嚴格按照規定而在風電場內設立測風塔。首先，測風塔需要安裝于風機較多的區域，不能設立于風速過渡區域，即在有高大建筑物、樹木等標志物的區域內不能安裝測風塔。同時，測風塔應與障礙物保持合理的距離，且需要選擇在風電場的上風向位置進行安裝。其次，安裝測風塔的數量應嚴格根據風電場的實際地形確認。如對于簡單地形來說，工作人員可以選擇一個地方來安裝測風塔，反之，對于復雜地形來說，其需要根據該風場實際地形來按層分片來進行測風塔的布置。最后，測風高度位置應不得低于驅動風輪軸和輪轂高度的2/3處。

（二）區域資源評估

對于所選定測風區域的風能利用資源狀況進行評估的主要研究內容一般包括以下幾個基本方面：一是對測風統計資料的綜合代表性、完整性、一致性情況進行資料研究與統計分析;二是對使用測風統計資料的使用時間、完整缺失率進行評估，要求其測風時間在一周年以上，資料缺失率不低于10%。工作人員需要結合測風資料及測風數據處理形成的資料并根據國家規定而對該區域的全面風速、風功率的日變化曲線圖及年變化曲線圖進行確認，整理出一套能夠反映該風電場風能平均水平的數據、資料等。同時工作人員也需要借助專業的風能資源評估軟件，綜合考慮該區域的障礙物、地形等，而繪制出合理、可靠的風電場預裝風輪高度風能資源分布圖，從而計算出每個風機的實際發電量。最后，工作人員通過對以上參數進行評估而最終確認該風電場選址是否已經存在后續開發利用價值。

（三）微觀選址

我國通常采用WAsP（Wind Atlas Analysis and Application Program）及WindFarmer等微觀設計處理軟件工具來對該風電場的風況進行微觀建模，過程如下：根據風電場測風數據處理的測風資料、地形圖等，利用輪轂高度的風資源柵格文件滿足高度和精度要求的WindFarmer軟件的三個輸入文件，并采取關聯法在WindFarmer軟件中輸入三維數字化地形圖、風電場空氣密度下的風機功率曲線圖、WAsP軟件所形成的三個文件等，之后采用修正PARK尾流模型而對風機進行優化。工作人員需要根據優化結果坐標并結合GPS定位技術，而將新坐標輸入WindFarmer軟件之中，并采用粘性渦輪漩尾流模型計算出風電場每臺風機的發電量及尾流損失。

三、微觀選址的基本方法

微觀選址是否恰當直接關系到了風電場建成后的風能資源利用率、發電量等，與風電場的直接利益相關聯。

（一）資料分析法

工作人員需要對風電場周圍氣象站臺的歷史觀測數據信息進行收集、整理、分析，如對平均風速及最大風向、氣壓、相對濕度等，同時也要在初選場址內設立測風塔，對風速、日平均氣溫等進行至少一周年以上測量，以計算出該區域的地表動力學摩擦速度。之后工作人員需要對測量數據和歷史數據進行結合，整理分析后判斷初選區域是否具備建立、發展風電場的必要條件：一是初選場址需要具有較高的風能資源，要求其風功率密度等達到國家規定，且年風速變化相對較小。二是初選場址全年風向較為穩定。三是初選場址的風湍流強度較小，否則將導致風機使用壽命及性能均下降。四是要求該場址內的災害發生頻率低。

（二）實際調研

若初選區域缺少歷史測風數據，且條件較差，地形相對復雜，不適宜通過測風塔來觀測數據，這就需要工作人員采取實地勘查、調研的方式來判斷該初選場址的價值，如工作人員可以根據地形地貌特征判別法、當地居民調查辨別法等來評估該區域的風能資源。

（三）微尺度模式的應用

由于以上兩種方法在時空分辨率方面存在一定的局限性，所以高分辨率的氣象計算軟件已被廣泛應用于風電場的微觀選址工作中，如WAsP軟件、WindFarmer軟件等，其能夠通過建模方法來提高微觀選址工作質量。

結束語：

風能資源評估及微觀選址工作對于風電場的運行及發展起到了重要的推動作用。為了真正落實風能資源評估和微觀選址工作，相關工作人員需要不斷優化評估流程，加強對歷史資料及測量資料的審定力度，并積極引進先進設備及軟件，以保證其評估效果達到理想目標。不僅如此，相關單位也要重視人才的引進與培養工作，不斷提高評估團隊的綜合素養，以保證風能資源評估及微觀選址工作的正常進行。

參考文獻：

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