风电场风能资源评估

发电设备(2009No.5)

风电场风能资源评估

收稿日期:2009-05-10

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。

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,10m 高及70m 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。

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:T M 614 文献标识码:A 文章编号:1671-086X(2009)05-0376-03

Wind Energy Resource Assessment for Wind Farm

WEI Z-i jie, D UA N Yu -ping

(Z hong N eng Power -Tech D evelopment Co.,Ltd.,Beijing 100034,China)

Abstract:By a na ly zing the w ind me asur eme nt data o f G ansu Y umen D iw opu se cond -phase w ind f ar m pr o ject,the mo nthly ave ra ge w ind speed in a ye ar ,the perce nt age o f w ind spe ed a t v ar io us scales at heig ht 10m and 70m as w ell as specific air dir ection distribution ar e o btained,thus the main wind dir ection,annual wind pow er density and applica ble ho ur s o f annual w ind ener gy can be estimate d.T his m akes it po ssible to per fo rm accur ate a ssessment fo r the wind e ne rg y r eso ur ce.

Keywords:w ind f arm ;w ind energ y r eso ur ce;e ff ectiv e w ind speed;annual a pplicable 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[110]。

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

量约3.0@107kW 。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15km,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1556~1620m,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12km ,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10.6m 。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5风

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电场风能资源测量方法6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

70m,分别在塔的10m、25m、50m、60m和70m

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。

3测风背景分析

气象站45年(19612005年)年平均风速3.8

m/s;30年(19762005年)年平均风速3.5m/s;

20年(19862005年)年平均风速3.2m/s;10年

(19962005年)年平均风速3.0m/s;气象站2005

年年平均风速2.9m/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50m,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。

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112月

及年平均风速及玉门气象站的风速。

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70m测风塔高10m玉门气象站

17.8 6.01 3.1

28.9 6.95 3.7

38.87 3.7

48.3 6.94 3.7

5 6.9 5.74 2.3

67.3 6.03 2.5

77.6 6.25 2.3

87.7 6.33 2.2

97.6 6.12 2.4 10 6.9 5.66 3.6 118.2 6.39 3.1 128.3 6.07 2.9年平均7.86 6.29 2.9

由表1可知,测风塔70m和10m高度的年平均风速分别为7.86m/s和6.29m/s,玉门气象站同期的年平均风速为2.9m/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,10~70m 平均风速增大1.57m/s。

4.2风速百分比分布

统计得到10m和70m测点各等级风速百分比分布见表2。在测风塔高70m处,7m/s风速出现频率最大,占10%;在测风塔高10m处,6 m/s风速出现频率最大,占16%。

表2风电场各测点风速百分比分布风速

/(m#s-1)

数值/%

70m高50m高

021

122

245

369

4811

5914

6916

71013

899

996

风速

/(m#s-1)

数值/%

70m高50m高

1094

1173

1262

1341

1431

1521

1610

1710

1800

1900

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180b,十分有利于机组排布。

表32005年1号测风塔风向百分比分布

扇区

数值/%

70m高50m高

N11

NNE12

NE34

E NE914

E2316

ES E97

SE23

SSE12

扇区

数值/%

70m高50m高

S12

SS W37

S W49

WSW1011

W2014

WNW85

NW22

NNW21

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