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Nordex 浅析风能评估、微观选址常见问题
企业：控制网 日期：2009-09-25
领域：电源 点击数：647
   前言

    风能评估、微观选址工作是风场建设初期最重要的工作内容之一。 
        
    一个准确、可靠的风能和微观选址评估报告能够确保风力发电机组的可靠运行，并为风场投资回报率提供了可靠的依据。
        
   我们在欧洲的同事对风场风能的评估误差可以控制在 7% 之内，而国内的项目评估，综合折减系数往往高达 30% 左右。

   为什么会有如此大的差别呢? 

   根据我对近几年所做项目的经验总结和与欧洲同事的探讨，主要原因归纳如下几点：

   一、现场风力数据测试时间过短，所使用的风力数据不具有代表性。

   风电场建设之初，现场风力数据至少需要测试 2 ～ 3 年时间，同时还要获得风电场附近气象站 30 ～ 50 年风力数据，用于对现场测试的风力数据进行长期修正，以增强风场评估数据的可靠性。

   但是在我国，很多项目为了赶工期、追进度，业主往往对现场风力数据只测试 1 年，甚至更短，也不进行长期修正，从而造成了风场风能评估误差的增加。平均风速的误差每增加 1%，风场风能的评估误差就会增加 3%。因此，风能评估人员在得到业主所提供的风力数据后，一定要认真整理分析，对漏测的时间段或测试异常的时间段的数据进行修正，以确保得到具有代表性的风力数据，作为风场建设的测算基础。

    二、风电场地表粗糙度定义存在误差，增加了风能评估的误差。

    风电场地表覆盖物特征会对风电场风能的输出产生重要的影响。森林、草原、农田等不同地表状态的表面粗糙度有很大区别，而我们在计算机上建立模型的时候，由于手里地图等资料精度的影响，常常会产生误差。

    因此，在建立模型之前，选址人员最好先到项目现场进行一次实地考察，对比手里的资料是否与现场地貌相吻合，如发现误差需要及时调整。在计算机模型上定义地表粗糙度之后还要进行反复校核。简单的验证方法是在测风塔的位置放置一台风机，设定此风机的轮毂高度和测风塔风速仪的高度相一致，之后运行此模型，检查轮毂处的风速是否和测风塔实测风速相一致。如此反复，直到一致为止，从而得到最优的风场地表粗糙度数据。

    三、等高线数据不够精确，造成风能评估的误差。

    等高线的准确是整个风场模型准确的前提条件， 而现在很多设计院和业主使用 1：50000 或 1：5000 航拍地图，将其扫描到评估软件后对不规则等高线进行手动调整。这一过程往往会产生较大的误差，甚至达到 30 m 以上。如此大的误差，尤其对于地形复杂的风场，造成了整个模型从根本上发生错误。因此，建立等高线模型之后选址人员仍需要到现场进行实地考察，尤其是测风塔等关键点。

    四、测风仪没有定期进行校正。
        
    测风仪属于高精度仪器，如果不定期进行校正，误差就会逐步增加。而很多业主安装了测风仪之后就只是等待下载数据，忽视了对测风设备的定期维护，从而影响测量数据的可靠性。
        
    五、没有考虑现场空气密度对发电量的影响。
        
    现场空气密度下的功率曲线是风电场发电量准确评估的重要条件。空气密度和风功率密度成正比例关系，但标准空气密度下的风机功率曲线和不同空气密度下的风机功率曲线并不是成正比关系。虽然有些风能评估软件在建立模型时已经考虑了现场空气密度对风能的影响，但往往只通过简单的比例关系进行折减，从而影响到了风场最终发电量的评估。
        
    六、过分依赖软件的自动生成功能。
       
    现在的风能评估软件大多具有自动布机方案的功能，即设计人员输入风场装机容量、风机台数、风机间间距等参数后，软件会自动生成布机方案，我们设计人员往往过分依赖此功能。
        
    此自动布机方案的原理是软件首先搜索风电场中发电量最好的第一个机位，搜索到并固定此机位后，软件开始搜索第二个机位，搜索到并固定此机位后，软件搜索第三个……以此类推，最终生成整个风电场的布局方案。然而此方案并不一定是最佳方案。虽然下图方案 1 中山顶的风机发电量是最好的，但方案 1 中两台风机的综合发电量并不一定比方案 2 中两台风机的综合发电量高，因为我们应该考虑的是整个风场的综合发电量，而不能局限在某些个别风机的单机发电量。
        
    下图是内蒙某个项目实际的微观选址方案。
        
    方案 1 是由电脑自动生成的，其中最好风能的位置都已被占用；
        
    方案 2 是在方案 1 的基础上进行了手动调整，虽然放弃了部分最好的风能位置，但方案 2 中的风场综合发电量却要比方案 1 高出 6% 左右。

内蒙某个项目实际的微观选址方案


        由此可见，在软件自动计算之后一定要进行手动调整，调整后的方案往往会使整个风电场的发电量有显著的提高。

基础 A 的位置高于基础 B 的位置


   七、风机定位一定要考虑实际吊装及风机基础施工的可行性，以免给将来的项目执行造成隐患。
        
    在微观选址时一定要考虑将来项目执行中风机的实际吊装及基础施工的可行性，要给吊机和基础施工留出施工位置。通常情况下，MW 级风电机组基础至少需要一个 20 X 20 m 的施工平台和 40 X 40 m 的吊装平台，所以在地势起伏较大的山地地区，一定要考虑周全，不要给将来项目执行造成麻烦。特别在丘陵地区，更应该注意。
       
    如下图，基础 A 的位置高于基础 B 的位置，风能相对会丰富一些，但施工时一定不能以丘陵顶端作为 0 米开挖，否则就会出现基础坐落在回填土上甚至基础外露的情况。基础的有效深度一定要满足设备厂家技术要求，以避免风机发生倾斜甚至倒塌的情况出现。

基础 A 的位置高于基础 B 的位置


    八、微观选址完成后需要定期对风场评估结果进行核对，找出其中误差的原因为将来新的项目积累经验。
        
    各个风场项目的地理地貌、风资源状况不尽相同，因此，微观选址也需要不断在实践中累积经验，以在新的项目中吸取教训，不断减小误差，让风机的效能得到最好的发挥。
        
    结束语
 
    综上所述，前期的风能评估、微观选址工作是一项需要长期累积的风力数据为基础，并在操作中根据现场的实际情况进行调整并不断累积经验的工作。这样才能充分利用当地的风资源优势，使风机最优化的工作，以保证风场投资回报率。

    Nordex 公司在微观选址方面经验丰富，并可在项目前期为微观选址提供咨询和评估，帮助我们的业主设计最佳的风场方案。
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