风电场风能资源评估

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50 m 与各高度切变 0. 06 - 0. 13 -
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60 m 与各高度切变 0. 29 -
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4. 6 风速频率 Weibull 分布参数 风频曲线是设计风电场的重要依据 ,风速的 分布是通过风频曲线来描述的 。用 Weibull 模型 拟合各测风点的风速频率分布 ,计算得出低窝铺 二期风电场各测点的尺度参数 A 值和形状参数 K 值 (见表 5) 。
量约3. 0 ×107 kW 。低窝铺风电场二期位于甘肃 省酒泉地区玉门市玉门镇西南约 15 km ,分布在 低窝铺风电场一期的东西两侧 。地势平坦 ,场地 开阔 ,地势总体为西南高 、东北低 ,海拔1 556 ～ 1 620 m ,地形起伏不大 。
2 测风数据来源
玉门 气象 站位 于风 电场的 东北 方向 约 12 km ,是距风电场最近的气象站 ,属于国家基本气 象站 。目前 ,采用经国家鉴定的上海气象仪器厂 生产的 EL 型电接风向风速仪 ,安装高度为 10. 6 m 。该站具有 30 年以上各气象要素的长期观测 资料可作比对 。业主单位甘肃洁源风电公司提 供了 3 座测风塔的数据 ,由于 2 号 、3 号测风塔现 场采集的测量数据完整率低于 98 % ,不符合《风
4. 4 平均风速的日变化 由 1 号测风塔 70 m 和 10 m 高处日平均风 速统计可知 : 70 m 高度 12 时后风速增大 ,16 时 风速达到全天的最高值 ,之后开始回落 ;10 m 高 度由于受到地面辐射的影响 ,9 时以后风速增大 , 16 时风速达到全天的最高值 ,之后开始回落 。 4. 5 风速随高度的变化 在近地层中风速随高度有显著的变化 ,切变 指数表示风速在垂直于风向平面内的变化 ,其大 小反映风速随高度增加的快慢 。本风场切变计 算结果见表 4 。经曲线拟合得出 ,风电场切变指 数为 0. 137 。塔高 70m 处的年平均风速是塔高 10 m 处的 1. 25 倍 。
Keywords :wi nd f ar m ; wi nd e ne rgy res ource ; eff ective wi nd sp ee d ; a nnual applica ble hour
风电是绿色可再生能源 ,发展风电是实施能 源可持续发展战略的重要措施 。我国目前正在 大力加快风电建设 。甘肃省玉门市有着较为丰 富的风力资源 ,具备规模开发 、商业化运营条件 。 风能资源的评估是风电场建设成败的关键 。本 文在玉门气象站测风数据的基础上对低窝铺的 风能资源进行了评估[1 10 ] 。
收稿日期 :2009205210 作者简介 :魏子杰 (1973 ) ,男 ,工程师 ,主要从事电站动力设备的开发技术工作 。
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风电场风能资源评估
发电设备( 2009 No. 5)
电场风能资源测量方法》的规定 ,故选用 1 号测 风塔的测量数据作为分析依据。1 号测风塔塔高 70 m ,分别在塔的 10 m、25 m、50 m、60 m 和 70 m 处安装测风仪测风 ,时间段为 2005 年 1 月 1 日至 2005 年 12 月 31 日 。
关键词 :风电场 ; 风能资源 ; 有效风速 ; 年可利用小时 中图分类号 : TM614 文献标识码 :A 文章编号 :16712086X(2009) 0520376203
Wind Energy Resource Assessment f or Wind Farm
W EI Zi2jie , D U AN Yu2pi ng ( Zhong Ne ng Powe r2Tec h Develop me nt Co . , L t d . , Beijing 100034 , Chi na)
表 2 风电场各测点风速百分比分布
风速
数值/ %
风速
数值/ %
/ ( m·s - 1) 70 m 高 50 m 高 / ( m·s - 1) 70 m 高 50 m 高
0
2
1
10
9
4
1
2
2
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7
3
2Βιβλιοθήκη Baidu
4
5
12
6
2
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1
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9
18
4 风能资源计算与分析
4. 1 各月及年平均风速 表 1 为低窝铺二期风电场 2005 年 1 及年平均风速及玉门气象站的风速 。
12 月
表 1 玉门市低窝铺二期风电场 2005 年 1 —12 月平均风速
月份
风速/ ( m·s - 1) 测风塔高 70 m 测风塔高 10 m
玉门气象站
1
7. 8
3 测风背景分析
气象站 45 年 (1961 2005 年) 年平均风速 3. 8 m/ s ;30 年 (1976 2005 年) 年平均风速 3. 5 m/ s ; 20 年 (1986 2005 年) 年平均风速 3. 2 m/ s ;10 年 (1996 2005 年) 年平均风速 3. 0 m/ s ;气象站 2005 年年平均风速 2. 9 m/ s。多年平均风速年内变化 的规律是一致的 ,都表现为 : 7～9 月平均风速较 小 ,4 月平均风速较大 。这表明该地区全年的风 速有明显的季节性变化 ,此测风数据可以代表本 地区长期气候特征 。2005 年月平均风速变化总 体趋势与多年月平均风速变化基本一致 。气象 站与风电场场区距离较近 ,地势平坦无任何大尺 度阻碍 ,海拔相差 50 m ,地貌一致 。气象站多年 主导风向为 E 和 W ,统计气象站 2005 年风向频 率 ,主导风向为 E 和 W ,占全年的 34 % ; 同时这 两个扇区也是主风能方向 ,占全年的 63 % ; 与测 风塔同期数据统计结果一致 ,且与气象站多年统 计资料相同 ,这表明两地风况基本相同 。
表 5 风电场各测点的 A、K参数
测风点
尺寸参数 A
形状参数 K
70 m 高
9. 0
2. 35
10 m 高
7. 1
2. 19
4. 7 年风功率密度 、风能可利用小时数 通过对风电场测风数据的分析处理 ,采用参 考气象站长系列资料评价 ,该实测年风资源数据 的代表性 ,并推算代表年各风能要素 ,代表年 70 m 高平均风速和风功率密度分别为 7. 86 m/ s 和 417 W/ m2 , 代表年 10 m 高平均风速和风功率密 度分别为 6. 29 m/ s 和 214 W/ m2 ; 代表年 70 m 高和 10 m 高度 3～25 m/ s 有效风速风能可利用
表 4 1 号测风塔切变值统计表
项 目
数 值
测风高度/ m
70
60
50
25
10
年平均风速/ m·s - 1 7. 86 7. 29 7. 46 6. 56 6. 29
10 m 与各高度切变 0. 14 0. 12 0. 15 0. 13
-
25 m 与各高度切变 0. 15 0. 12 0. 19 -
0
0
9
9
6
19
0
0
4. 3 风向分布 风向分布可以确定主导风向 ,是反映风向稳 定的指标 ,风向稳定有利于提高发电量和保护风 机 ,对风电场机组位置的排列起到关键作用 。测 风点的风向分布见表 3 。两处测风点主导风向均 为 E、W ,且这两个扇区呈 180°,十分有利于机组 排布 。
表 3 2005 年 1 号测风塔风向百分比分布
6. 07
2. 9
年平均
7. 86
6. 29
2. 9
由表 1 可知 ,测风塔 70 m 和 10 m 高度的年 平均风速分别为 7. 86 m/ s 和 6. 29 m/ s ,玉门气 象站同期的年平均风速为 2. 9 m/ s 。全年中 2 月 风速为全年最大值 ,至 4 月开始降低 ,7 月和 11 月略有升高又有所下降 ,这个规律历年基本相同。 平均风速随测风高度的增高而增大 , 10 ～70 m 平均风速增大 1. 57 m/ s 。 4. 2 风速百分比分布 统计得到 10 m 和 70 m 测点各等级风速百 分比分布见表 2 。在测风塔高 70 m 处 ,7 m/ s 风 速出现频率最大 ,占 10 % ;在测风塔高 10 m 处 ,6 m/ s 风速出现频率最大 ,占 16 %。
Abstract :B y a nalyzi ng t he wi nd measure me nt dat a of Ga nsu Yume n Diw op u second2p hase wi nd f a r m p roject , t he mont hly average wi nd sp ee d i n a year , t he p e rce nt age of wi nd sp ee d at va rious scales at height 10 m a nd 70 m as well as sp ecif ic air direction dist ribution are obt ai ned , t hus t he mai n wi nd direction , a nnual wi nd p ower de nsit y a nd applica ble h ours of a nnual wi nd e ne rgy ca n be esti mate d. This ma kes it p ossible t o p e rf or m accurate assess me nt f or t he wi nd e nergy resource .
6. 01
3. 1
2
8. 9
6. 95
3. 7
3
8. 8
7
3. 7
4
8. 3
6. 94
3. 7
5
6. 9
5. 74
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6
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2. 5
7
7. 6
6. 25
2. 3
8
7. 7
6. 33
2. 2
9
7. 6
6. 12
2. 4
10
6. 9
5. 66
3. 6
11
8. 2
6. 39
3. 1
12
8. 3
小时数分别达到8 118 h 和8 017 h , 代表年 70 m 高和 10 m 高度 4～25 m/ s 有效风速风能可利用 小时数分别达到7 577 h 和7 256 h 。 4. 8 风向风能分布 70 m 主风向和主风能方向都是 E 和 W ,风 向占全年的 43 % ,风能占全年的 58 % ;10 m 主风 向和主 风 能 方 向 都 是 E 和 W , 风 向 占 全 年 的 30 % ,风能占全年的 58 %。
5 结 语
对风能资源进行精确的评估直接关系到风电 场效益 ,是风电场建设成功与否的关键 。通过对 低窝铺二期风电场风能资源 1 年的测试数据进行 计算分析可以得出 ,70 m 高度年平均风速和风功 率密度分别为 7. 86 m/ s 和 417 W/ m2 ,4～25 m/ s 有效风速风能年可利用小时数达到7 577 h ;10 m 高平均风速和风功率密度分别为 6. 29 m/ s 和 214 W/ m2 ,4～25 m/ s 有效风速风能年可利用小时数 达到7 256 h ,风功率密度等级为 4 级 。E 和 W 为 主风向 ,同时也是能量最多的方向 ,有利于风电机 组布局 。总之 ,低窝铺二期风电场规划区域属于 风能资源较丰富区 ,具有开发价值 。
1 风电场概况
玉门市位于昌马河冲积扇地带 ,扇腰以上为 戈壁 ,以下为绿洲 。该地区属典型的温带大陆性 气候 ,昼夜温差大 ,降水量小 ,蒸发量大 ; 地势自 东南向西北倾斜 ,形成两山夹一谷的地形 ,成为 东西风的通道 。由于大气环流和特殊地形等原 因 ,该地区风能资源丰富 ,全市风能资源理论储
发电设备( 2009 No. 5)
风电场风能资源评估
新能源
风电场风能资源评估
魏子杰 , 段宇平 (中能电力科技开发有限公司 ,北京 100034)
摘 要 :结合甘肃省玉门市低窝铺二期风电场工程对测风资料进行了分析 ,得出 1 年中各月份的平均风 速 ,10 m 高及 70 m 高处各等级风速的百分比 ,风向分布等 ,可得出主风向 、年风功率密度及年风能可利用小 时数 ,从而实现对风能资源的精确评估 。
扇区
数值/ % 70 m 高 50 m 高
扇区
数值/ % 70 m 高 50 m 高
N
1
1
S
1
2
NNE
1
2
SSW
3
7
NE
3
4
SW
4
9
EN E
9
14
WSW
10
11
E
23
16
W
20
14
ESE
9
7
WN W
8
5
SE
2
3
NW
2
2
SSE
1
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风电场风能资源评估