樣本選取對于風(fēng)電場風(fēng)資源評估的影響研究

李超，馬惠群，王守峰，游亮

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟(jì)南 250013）

在《風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法》（GB/T 18710-2002）[1]中規(guī)定，逐小時(shí)風(fēng)速為每個(gè)小時(shí)的平均風(fēng)速；氣象部門則以整點(diǎn)前10 min測量的風(fēng)速平均值代表這一個(gè)小時(shí)的平均風(fēng)速；有的風(fēng)機(jī)廠家在進(jìn)行風(fēng)資源評估時(shí)則采用逐10 min風(fēng)速[2-5]作為計(jì)算樣本。這3種計(jì)算方法有何不同呢？本文以山東省某兩個(gè)風(fēng)電場作為實(shí)例進(jìn)行研究。

1 風(fēng)電場簡述

選取山東省兩個(gè)風(fēng)電場作為計(jì)算實(shí)例，其中一個(gè)風(fēng)電場為低山丘陵風(fēng)電場，另一個(gè)為海邊風(fēng)電場，二者及氣象站的位置見圖1。將逐10 min數(shù)據(jù)作為真實(shí)值，計(jì)算后兩種采樣方法的均方根誤差[6]，見下式：式中，RMSE為均方根誤差，也就是均方差的平方根；E為取期望；N為樣本總個(gè)數(shù)；Xc為不同采樣方法的風(fēng)資源評估計(jì)算值；X0為真實(shí)值，采用逐10 min計(jì)算結(jié)果作為真實(shí)值。

2 逐月風(fēng)資源分析

分別計(jì)算3種樣本選取情況下的逐月風(fēng)資源情況，見圖2，其RMSE值見表1。

圖1 測風(fēng)塔及氣象站相對位置Fig.1 The relative positions between the wind tower and the meteorological station

表1 不同取樣方法RMSE值Tab.1 RMSE of different samples

圖2 三種取樣方法計(jì)算風(fēng)資源情況Fig.2 Wind resources of 3 different samplings

由圖表可知，逐時(shí)計(jì)算結(jié)果風(fēng)速與逐10 min計(jì)算結(jié)果一致，但其風(fēng)功率密度較整點(diǎn)前10 min計(jì)算結(jié)果偏差較大。

3 其他風(fēng)資源分析

同樣計(jì)算逐時(shí)、不同風(fēng)速區(qū)間、不同風(fēng)向的風(fēng)資源分析，計(jì)算RMSE，見表2。

表2 風(fēng)資源分析RMSETab.2 RMSE of Wind Resources

4 與氣象站的相關(guān)性

由于氣象站數(shù)據(jù)一般為逐時(shí)數(shù)據(jù)，因此，逐10 min數(shù)據(jù)與其樣本數(shù)不符，無法計(jì)算相關(guān)性。因此，在本節(jié)中僅計(jì)算逐時(shí)與整點(diǎn)前10 min數(shù)據(jù)與氣象站的相關(guān)性，具體結(jié)果見表3。

表3 測風(fēng)塔數(shù)據(jù)與氣象站相關(guān)性Tab.3Relationshipbetweenthewindtowerandthe meteorologicalstation

由表3可知，2種采樣方法與氣象站的相關(guān)性有差異，但相差不大，相比而言，逐時(shí)風(fēng)速相關(guān)性稍好。

通過兩種方法分別計(jì)算代表年風(fēng)速與風(fēng)功率密度，見表4。

由表可知，兩種方法計(jì)算得到的代表年風(fēng)速及風(fēng)功率密度基本一致，相比而言，整點(diǎn)前10 min計(jì)算風(fēng)功率密度稍大。

表4 不同采樣方法代表年風(fēng)資源情況Tab.4 Wind resources of the representative year in different sampling methods

5 結(jié)論

本文以山東省某兩個(gè)風(fēng)電場為例，介紹了不同的樣本采集方法對于風(fēng)資源評價(jià)的影響。由計(jì)算實(shí)例可知，不同的采樣方法計(jì)算結(jié)果基本一致，相差不大。逐時(shí)風(fēng)速與整點(diǎn)前10 min風(fēng)速與氣象站的相關(guān)性也基本一致，計(jì)算得到的代表年風(fēng)資源情況也基本一致。逐10 min風(fēng)速最能代表一整年的風(fēng)資源狀況，但是其數(shù)據(jù)處理量大且無法與氣象站進(jìn)行相關(guān)，因此，筆者建議，在進(jìn)行風(fēng)資源評估時(shí)采用《風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法》（GB/T 18710-2002）規(guī)定的逐小時(shí)平均風(fēng)速作為采樣樣本。

[1]GB/T 18710-2002.風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法[S].

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