复杂地形风电场风资源评估中测风塔选址的影响研究

复杂地形风电场风资源评估中测风塔选址的影响研究

摘要：不断加剧的全球煤炭、石油等化石资源能源危机，世界各国都开始了节

能减排的新型低碳经济模式发展建设。可再生资源的发展利用是应对环境、能源

问题、气候变化以及优化能源结构的重要措施，更是我国能源的战略规划，改变

电力资源发展方向的重要内容。风能资源作为一种可再生的清洁能源，其开发与

利用受到了越来越多的重视。本文对复杂地形风电场风资源评估中测风塔选址的

影响进行了分析研究。

关键词：复杂地形风电场风资源评估测风塔选址影响

风电场的风能资源的评估工作，是开发风能资源中最基础的工作。在风力资

源开发前，风能资源评估以及风电场的选址十分重要。测风塔对风能资源评估、

风电场选址、风电场规划设计、风况的实时监控、预测超短期以及数值预报输出

数据、数值模式参数矫正等有着较大的影响。因此，对于风力资源的开发与利用

都有着十分重要的作用。

测风塔在风电场风资源评估中的作用

在我国的西北、东北、东部沿海、华北地区及部分内陆，如洞庭湖西岸、鄱

阳湖畔等都集中着大量的风能资源。评价地区风能潜力及风能大小，需要风能密

度（即风功率密度）来进行衡量。而风功率密度的大小受到了地区的空气密度及

风速的影响。一般情况下，被风能利用的风速大多集中在3m/s-25m/s。根据风功

率密度的大小，可以将其分成7个等级，如表1所示。

表1 风功率密度等级表

风电场的选址都是在风能资源最为丰富的地方，因此提前掌握风电场建立地

区内的风能资源情况，可以对风电场的建立进行有效的评估，合理选择风电场建

立地区，将风力资源的利用提升到最大效益。所以，这就需要建立测风塔，并在

该地区进行一年以上的不间断风场气象观察，详细了解该地区最新的气象变化。

然后再参照《风能资源评价技术规定》以及《GB-T18710-2002 风电场风能资源评

估方法》等对测风塔收集的气象观测资料进行数据分析，准确判断该地区风电场

建立的可行性，并预测其经济效益，为风能资源的利用提供充足的数据支持。

测风塔测风塔气象监测系统

测风塔气象监测系统主要由通信模块、数据收集模块、气象传感器以及太阳

能电源构成（具体系统构架如图2所示）。该系统不仅有多个信息通道接收能力，还能根据实际通讯情况，自行选择通讯分组无线电业务、无线甚高频等多个信息

通道完成远程的数据传输方法。其太阳能电源存储电源可以维持30d的正常运作。

利用测风塔气象监测系统可以对风电场建立地区提前进行气象数据收集与风

能资源评估，在风电场投运后还可进行气象信息的实时监控与发电能力的预测。

风电场开发阶段的应用

风电场开发阶段需要根据风电场建设地区的是实际地貌，建立起多个测风塔，才能对该地区内的风能资源分布状况进行全方位的评定与收集。测风塔会根据收

集到的地区梯度气象数据，分析出该风电场区内不同地区的风向及风速分布，从

而利用测风塔对风电场地区提前进行气象数据收集与风能资源评估，帮助风电机

组基座完成微观选址规划。一般情况下，测风塔都是建立在风电场的中央部位，

其建设高度根据实际需要进行设定，一般为70m，有时也可至100m或120m，

其数据收集大多是实时传输或者间隔取数。

风电场投运后

在风电场投运后，主要是利用测风塔实时监控气象信息（具体气象检测要素如图3所示）、收集运行资料与预测风电场发电能力。其测风塔选址大多是在迎风方向的2km-3km以内，一般是间隔5min就会完成一次气象数据收集、输出与入库。

实时监控气象信息主要指的是利用测风塔做好风电场风力资源的实时监控，以便做好风电场异常发电数据及出力特性的原因分析，才能在台风、严寒等重大灾害天气来临时，及时做好应急措施，降低风电场的经济损失。

收集运行资料主要指的是利用测风塔对风电场不同高层、高时空分辨率、局地微尺度等进行长期有效的气象数据观测。为风电场长序列气象积累丰富的数据资料，扩充风电场数据库，为风电场后期的扩容扩建提供数据参考，并对发电指标的设定与修正提供历史依据。

风电场发电能力预测主要是对测风塔收集的历史数据及实时数据进行分析模拟，利用历史数据建立超短期风力预测模型，形成率参，为发电能力预测提供数据积累；实时数据主要用于预测之后1-4h内的风速情况，并实时校正超短期风力预测模型，使得风电场发电能力预测更加科学精准。

图:2测风塔气象检测要素

总结

综上所述，利用测风塔做好风电场选址与气象监控，可以有效提升风能资源开发利用效率，提高风电场经济效益，节约能源，促进我国可持续发展建设。

参考文献：

[1]雷杨娜,孙娴,姜创业. 测风塔选址对复杂地形风电场风资源评估的影响[J]. 水电能源科学,2013,04:236-239+243.

[2]田子婵. 复杂地形的风资源评估研究[D].华北电力大学（北京）,2010.

[3]孟昌波. 风资源评估改进方法的研究[D].清华大学,2008.

[4]庞浩. 复杂地形风电场风资源分析及风场选址[D].天津大学,2011.