山地風(fēng)電場(chǎng)微觀選址過程研究

陳新宇

【摘要】由于山地風(fēng)電場(chǎng)地形條件復(fù)雜，合理分析其風(fēng)能資源和開展微觀選址工作尤為重要。本文以FL風(fēng)電場(chǎng)為例，論述了山地風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源分析和微觀選址需注意的問題，為山地風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)建設(shè)提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】山地風(fēng)電場(chǎng)；風(fēng)能資源分析；微觀選址

1、研究背景

近年來，中國(guó)風(fēng)電行業(yè)的開發(fā)方式由大規(guī)模、集中式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∫?guī)模、分散式，開發(fā)區(qū)域也由風(fēng)能資源較好、地形地貌較簡(jiǎn)單的平原地區(qū)轉(zhuǎn)向低風(fēng)速、地形復(fù)雜的山地區(qū)域。由于山地的成風(fēng)機(jī)制復(fù)雜、風(fēng)能資源分布差異大等因素，山地風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)需注重測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)分析、微觀選址方案優(yōu)化等。

2、風(fēng)資源分析

2.1 測(cè)風(fēng)塔位置分析

風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址區(qū)域風(fēng)能資源的模擬都是基于測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因此，測(cè)風(fēng)塔的設(shè)立位置需具有好的代表性才能真實(shí)反映出風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址區(qū)域的風(fēng)能資源情況。一般而言，山地風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔對(duì)周邊2km～3km的區(qū)域代表性較好，局部山脈走向較為單一、海拔落差較小的區(qū)域測(cè)風(fēng)塔代表性較好的區(qū)域可適當(dāng)擴(kuò)大。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)10%的誤差很有可能導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)近30%的發(fā)電量評(píng)估誤差，提高測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)建設(shè)具有非常重要的意義。在測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和處理過程中，要充分利用同塔不同層數(shù)據(jù)及不同塔之間的數(shù)據(jù)分析。同塔不同層、不同塔數(shù)據(jù)的相互對(duì)比分析，可以有效識(shí)別一般檢驗(yàn)方法難以識(shí)別的問題數(shù)據(jù)，通過從不同角度（如風(fēng)切變、風(fēng)向差異、方差變化等）驗(yàn)證不同層數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)情況，從而有效識(shí)別問題數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

3、微觀選址

山地風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址地形條件復(fù)雜，周邊復(fù)雜的環(huán)境因素會(huì)對(duì)場(chǎng)址區(qū)域的風(fēng)能資源模擬帶來了較大的誤差。廣西區(qū)域目前正在開發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)基本上均為山地風(fēng)電場(chǎng)，其往往具有氣象條件多變、地形復(fù)雜、交通條件差、墳地分布較多等特征，微觀選址過程需考慮敏感因素較多，微觀選址過程較為復(fù)雜。本文暫以FL風(fēng)電場(chǎng)為例，論述廣西區(qū)域山地風(fēng)電場(chǎng)微觀選址需注意的問題。

3.1 選址步驟

（1）根據(jù)招標(biāo)確定的風(fēng)機(jī)機(jī)型參數(shù)，結(jié)合場(chǎng)址的地形特點(diǎn)、風(fēng)能資源成果等擬定風(fēng)機(jī)排布原則及要素：風(fēng)機(jī)間距在主導(dǎo)風(fēng)向上按距離500m、垂直主導(dǎo)風(fēng)向上按270m間距考慮（定標(biāo)機(jī)組直徑為111m），盡量充分利用場(chǎng)址，保持尾流損失在10%以下（個(gè)別風(fēng)電量較好的機(jī)位可在12%以下），入流角不超過8°、湍流強(qiáng)度不超過0.16，初步擬定一個(gè)風(fēng)機(jī)初步排布方案。

（2）根據(jù)風(fēng)機(jī)初步排布方案在現(xiàn)場(chǎng)開展風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)，根據(jù)擬定的機(jī)位周邊的地形地貌、地質(zhì)條件、吊裝平臺(tái)大小、是否有墳?zāi)沟?，現(xiàn)場(chǎng)舍棄或優(yōu)化調(diào)整風(fēng)機(jī)機(jī)位，并記錄該風(fēng)機(jī)點(diǎn)位周邊敏感因素情況，形成現(xiàn)場(chǎng)微調(diào)后的風(fēng)機(jī)排布方案。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)微調(diào)后的風(fēng)機(jī)排布方案，進(jìn)行電量、湍流等的重新計(jì)算，經(jīng)風(fēng)機(jī)廠家進(jìn)行安全性復(fù)核、個(gè)別機(jī)位的經(jīng)濟(jì)性比較等工作后，若部分機(jī)位需調(diào)整需參考現(xiàn)場(chǎng)記錄情況進(jìn)行調(diào)整，最終確定風(fēng)機(jī)排布方案。

3.2 場(chǎng)址特征

FL風(fēng)電場(chǎng)位于廣西某縣，場(chǎng)址內(nèi)山脊或山包高程約490m～900m，海拔落差較大。場(chǎng)址整體地勢(shì)為東北部較高，西南部較低，起伏較大，山體自然坡度一般在10°～35°之間，局部較陡（坡度大于35°）。

3.3 風(fēng)能資源分析

本次收集到FL風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)一座80m高測(cè)風(fēng)塔2011年11月25日～2013年3月10日時(shí)段測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，經(jīng)對(duì)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證、處理后，選擇2012年1月至12月一個(gè)完整自然年作為風(fēng)電場(chǎng)的代表年時(shí)段。經(jīng)對(duì)該時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證、數(shù)據(jù)處理、訂正等分析工作后，測(cè)風(fēng)塔80m高度風(fēng)速為7.0m/s，風(fēng)功率密度等級(jí)為345W/m3， 風(fēng)能風(fēng)向主要集中在SSE及NE方向上，風(fēng)能資源條件較好，風(fēng)向較穩(wěn)定、集中。

3.4 注意事項(xiàng)

（1）安全要求 由于FL風(fēng)電場(chǎng)海拔落差較大，地形起伏較大，機(jī)位最高海拔與最低海拔相差約400m。為使風(fēng)機(jī)輪轂高度的入流角、湍流輕度等滿足定標(biāo)機(jī)型的安全設(shè)計(jì)要求，保證風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行安全，在風(fēng)電場(chǎng)地形起伏較大區(qū)域盡量不布置風(fēng)電機(jī)組。

（2）邊坡距離要求 由于風(fēng)能資源最好的區(qū)域一般位于山脊或山頂最高處，考慮到FL風(fēng)電場(chǎng)山脊較為窄薄，綜合考慮機(jī)位點(diǎn)的邊坡情況、邊坡滑落風(fēng)險(xiǎn)及影響程度，結(jié)合地質(zhì)地形勘察情況、風(fēng)機(jī)載荷計(jì)算，風(fēng)機(jī)與邊坡的距離至少控制在20m以上。

（3）電量計(jì)算折減要求 考慮到本風(fēng)電場(chǎng)目前僅設(shè)立有一座測(cè)風(fēng)塔，根據(jù)測(cè)風(fēng)塔的位置、海拔，對(duì)測(cè)風(fēng)塔的代表性進(jìn)行初步評(píng)估，認(rèn)為利用該測(cè)風(fēng)塔對(duì)場(chǎng)址區(qū)域內(nèi)的風(fēng)能資源模擬在高海拔區(qū)域會(huì)存在一定的誤差。若在與測(cè)風(fēng)塔所處山脊在地形、海拔等差異較小的地方模擬出來的風(fēng)能資源，與測(cè)風(fēng)塔位置處的風(fēng)能資源差異較大，則可在該山脊合適位置虛擬一個(gè)測(cè)風(fēng)塔，假設(shè)該虛擬測(cè)風(fēng)塔與實(shí)際測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速情況一致，重新模擬場(chǎng)址區(qū)域的風(fēng)能資源分布情況，前后兩個(gè)風(fēng)能資源模擬成果進(jìn)行對(duì)比分析，并結(jié)合山脊海拔、分布等情況，對(duì)場(chǎng)址不同區(qū)域的區(qū)域選取不同的折減值計(jì)算發(fā)電量。

（4）其他因素 風(fēng)機(jī)機(jī)位的選擇，不僅要考慮發(fā)電量的好壞程度，還要綜合考慮道路工程量、平臺(tái)工程量、集電線路投資等內(nèi)容，尤其是單臺(tái)風(fēng)機(jī)的年等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)在整場(chǎng)平均之下的風(fēng)機(jī)機(jī)位，盡量對(duì)這些機(jī)位進(jìn)行單獨(dú)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測(cè)算，綜合比選，擇優(yōu)選用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好的作為正式機(jī)位。

4、結(jié)語

本文論述了山地風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源分析過程、微觀選址的方法及需要注意的問題，通過對(duì)FL風(fēng)電場(chǎng)的分析，論述測(cè)風(fēng)塔的使用、風(fēng)機(jī)位的擇優(yōu)選用等內(nèi)容，對(duì)山地風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源分析、微觀選址、建設(shè)等提供了一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳愛，劉宏昭，等。復(fù)雜地形條件下風(fēng)力及微觀選址。太陽能學(xué)報(bào)，2012（5）：782-788