你那兒用好測風(fēng)塔了嗎

文 | 薛辰，路濤

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你那兒用好測風(fēng)塔了嗎

文 | 薛辰，路濤

沒有測風(fēng)塔就沒有風(fēng)電場，這是最霸道的風(fēng)電邏輯。但如何用好測風(fēng)塔仍是風(fēng)電開發(fā)和運維中值得關(guān)注的價值創(chuàng)造問題。

測風(fēng)行業(yè)的痛點在于缺乏全生命周期的測風(fēng)規(guī)劃，以及測風(fēng)塔維護不到位。

立它就要管它，管它就要愛它，愛它就要讓它的一生都在為風(fēng)電場風(fēng)險控制和收益率提升護航。趙宏亮在和記者提及測風(fēng)塔時表示，對風(fēng)電工程師而言，測風(fēng)塔是一座燈塔。

趙宏亮是北京東榮盛世科技有限公司的總經(jīng)理，他旗下的公司在國內(nèi)測風(fēng)市場的份額超過了20%。在接受《風(fēng)能》采訪時，他沒有拿國內(nèi)風(fēng)電巨頭的背書來說明公司在測風(fēng)領(lǐng)域的技術(shù)服務(wù)能力，而是向《風(fēng)能》強調(diào)他對國內(nèi)測風(fēng)市場現(xiàn)狀的憂慮，一個現(xiàn)象級的數(shù)據(jù)是，至少有50%以上的測風(fēng)塔被荒廢或被拆除了，即便活下來的測風(fēng)塔，有些也沒有得到足夠的重視，這讓原本的價值創(chuàng)造被大打了折扣。

那么，測風(fēng)行業(yè)的痛點究竟在哪里呢？

歷經(jīng)多個層面采訪，記者將此歸結(jié)為兩點，一點是缺乏全生命周期的測風(fēng)規(guī)劃，在測風(fēng)塔的樹立上顯得過于隨意，導(dǎo)致測風(fēng)塔成為“短命鬼”；有的測風(fēng)塔僅為業(yè)主搶占風(fēng)資源而來，所在位置根本就不具有代表性，成為被業(yè)主遺忘甚至拋棄的“孩子”。

另一點是測風(fēng)塔維護不到位，由此導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失真、丟失以及傳輸和處理不當，給風(fēng)電場建設(shè)和運行維護帶來巨大的投資風(fēng)險和收益損失。

需要溫習(xí)的是，每座風(fēng)電場都要經(jīng)歷“宏觀選址—樹立測風(fēng)塔—漫長的測風(fēng)過程—可行性研究—工程設(shè)計—項目建設(shè)—運行維護”這般系列復(fù)雜的過程。而對于風(fēng)電場開發(fā)商來說，拿到意向資源后的首筆投資就是樹立測風(fēng)塔，那么測風(fēng)塔對于一個風(fēng)電場來說究竟意味著什么呢？

遠景能源相關(guān)部門負責(zé)人對《風(fēng)能》這樣描述測風(fēng)塔市場的現(xiàn)狀：雖然市面上出現(xiàn)了越來越多的中尺度數(shù)據(jù)，部分產(chǎn)品也能夠指導(dǎo)投資者快速準確地初步選定風(fēng)資源，也就是業(yè)內(nèi)所說的宏觀選址階段，由于受限于中尺度數(shù)據(jù)的產(chǎn)品原理及精度，即便是目前最優(yōu)秀的中尺度產(chǎn)品，其單點的風(fēng)速誤差超過0.1m/s也是很正常的。但問題是，對于低風(fēng)速風(fēng)電場來說，0.1m/s的風(fēng)速誤差就意味著超過2%的投資回報率誤差，而更大的風(fēng)速誤差甚至?xí)绊懙斤L(fēng)電場的機組選型。

也正因此，上述負責(zé)人強調(diào)，“準確的測風(fēng)塔數(shù)據(jù)是風(fēng)電場投資決策不可或缺的重要依據(jù)?！币簿褪钦f，測風(fēng)塔數(shù)據(jù)是風(fēng)電場規(guī)劃階段的決策依據(jù)。實際上，這便是測風(fēng)塔對風(fēng)電場建設(shè)的基礎(chǔ)價值創(chuàng)造。

然后呢？風(fēng)電場建成以后，測風(fēng)塔和風(fēng)電場之間就形成了很親密的關(guān)系，想想看：風(fēng)電場生產(chǎn)運行期內(nèi)，你要實現(xiàn)對風(fēng)電場的精細化管理，那就要用生產(chǎn)測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)來標定整個風(fēng)電場的流體模型，讓機組工作得更好、讓風(fēng)電場和電網(wǎng)更加和諧。

實質(zhì)性一點說，生產(chǎn)測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)是風(fēng)電場生產(chǎn)階段風(fēng)功率預(yù)報和能量管理系統(tǒng)的初始輸入，可問題是就目前來看，進行能量管理的風(fēng)電場還沒有形成氣候，但從目前用好生產(chǎn)測風(fēng)塔的角度看，至少有兩方面的價值是可以實現(xiàn)的。

一方面，測風(fēng)塔的實時測風(fēng)數(shù)據(jù)傳送至功率預(yù)測系統(tǒng)，定期向電網(wǎng)調(diào)度上報風(fēng)電場風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)。

按照《NBT 31046 - 2013 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)功能規(guī)范》要求，風(fēng)功率預(yù)報必須采用實時傳輸測風(fēng)塔數(shù)據(jù)，比如測風(fēng)塔至風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)的實時測風(fēng)數(shù)據(jù)傳送時間間隔應(yīng)不大于5分鐘；測風(fēng)塔宜在風(fēng)電場外1千米至5千米范圍內(nèi)且不受風(fēng)電場尾流效應(yīng)影響，宜在風(fēng)電場主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，位置應(yīng)具有代表性；采集量應(yīng)至少包括10米、50米及輪轂高度的風(fēng)速和風(fēng)向以及氣溫、氣壓等信息，應(yīng)包括瞬時值和5分鐘平均值；測風(fēng)塔數(shù)據(jù)可用率應(yīng)大于99%。

僅從規(guī)范的要求，你就會看出生產(chǎn)測風(fēng)塔是多么不可或缺，這也不難理解為什么有些“風(fēng)電工程男”把立好測風(fēng)塔看得像娶對“老婆”一樣重要。

可是，實際情況有些令人失望。

有些缺乏生產(chǎn)測風(fēng)塔的風(fēng)電場其風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)往往會采用機艙風(fēng)速儀數(shù)據(jù)來進行預(yù)測。但問題是，機艙風(fēng)速儀安裝在風(fēng)輪之后，本身受到風(fēng)機尾流影響和風(fēng)輪擾動影響，而且機艙風(fēng)速儀的精度遠遠不如測風(fēng)塔傳感器的精度，其天然的缺陷必然會導(dǎo)致風(fēng)功率預(yù)測產(chǎn)生巨大的誤差，那么這樣的風(fēng)功率預(yù)測會準嗎？因此被電網(wǎng)方面罰款也就再正常不過了。

另一方面，測風(fēng)塔可以為風(fēng)電場運行后評估和閉環(huán)考核提供基準標尺。

需要說明的是，由于受葉片轉(zhuǎn)動引起的擾流影響，風(fēng)機安裝的測風(fēng)設(shè)備并不能表征風(fēng)輪前真實捕獲的自由流風(fēng)速，因此就需要通過生產(chǎn)測風(fēng)塔提供的數(shù)據(jù)，建立由SCADA采集的機艙風(fēng)速與風(fēng)輪前自由流風(fēng)速的回歸關(guān)系，從而獲得校準后的風(fēng)輪前風(fēng)速，進而通過對能量可用率的計算，實現(xiàn)對各類電量損失的精確分解及管理。

用好測風(fēng)塔至少能實現(xiàn)兩方面價值：一是可以定期向電網(wǎng)調(diào)度上報風(fēng)電場風(fēng)功率預(yù)測數(shù)據(jù)；二是能夠為風(fēng)電場運行后評估和閉環(huán)考核提供基準標尺。

那么問題來了，既然SCADA系統(tǒng)的風(fēng)速“不準確”，那么系統(tǒng)中顯示的功率曲線也會跟著“失真”嗎？這可是個價值不菲的問題。遠景能源相關(guān)部門負責(zé)人和《風(fēng)能》分享了一個案例：某風(fēng)電機組廠商SCADA系統(tǒng)中的機組功率曲線，其實際和理論功率曲線表現(xiàn)“嚴絲合縫”，基本沒有性能損失。但通過該機組附近的生產(chǎn)測風(fēng)塔提供的數(shù)據(jù)，按照IEC61400 -12 - 1規(guī)范對功率曲線進行標定，“從瑞利分布的計算結(jié)果來看，功率曲線在不同風(fēng)速下的吻合度僅在73%到89%之間”，因設(shè)備性能不達標導(dǎo)致的平均電量損失將達到20%以上。

“基于生產(chǎn)測風(fēng)塔數(shù)據(jù)，可有效還原機組艙前風(fēng)速，從而精確量化機組性能、可靠性等設(shè)備相關(guān)損失，以及場內(nèi)外受累、限電等電量損失，及時采取應(yīng)對措施。但前提是，這座測風(fēng)塔必須要有足夠的代表性和及時維護，而且要陪護風(fēng)電場完成20年的生命歷程，即便風(fēng)電場退役了，也還能守護這片風(fēng)資源歷史數(shù)據(jù)的完整性和真實性，迎接新風(fēng)電場的誕生?！鄙鲜鲐撠?zé)人這樣描述測風(fēng)塔的一生。

回到用好測風(fēng)塔的問題，最為關(guān)鍵的一點，是要對它的代表性進行定義。遠景能源相關(guān)部門負責(zé)人透露，他和同事在格林云平臺上用算法邏輯就測風(fēng)塔的代表性原則進行了定義。比如“范圍代表”原則，通過大量項目分析經(jīng)驗、CFD適用性以及運行項目的后評估驗證，他和他的同事發(fā)現(xiàn)一個測風(fēng)塔在平坦地形代表范圍可以達到10千米甚至更遠，在簡單山地地形可以達到 4千米至6千米，而在復(fù)雜山地則只有2千米至3千米。

再如“海拔代表性”原則，測風(fēng)塔應(yīng)代表區(qū)域內(nèi)規(guī)劃機位的平均海拔，并能夠完全覆蓋擬布機區(qū)域的極限海拔。海拔落差過大區(qū)域，應(yīng)在不同區(qū)域分別設(shè)塔進行代表。

立測風(fēng)塔時應(yīng)結(jié)合風(fēng)剪切大小和擬采用機型配置，來選取測風(fēng)塔高度和配置，以覆蓋輪轂高度風(fēng)速和風(fēng)輪面風(fēng)切變。

在提及“粗糙度代表性”原則時，遠景能源相關(guān)部門負責(zé)人強調(diào)，在每個粗糙度等級范圍內(nèi)應(yīng)該分別立測風(fēng)塔，或者優(yōu)先將其立于區(qū)域內(nèi)布置機組更多的粗糙度區(qū)域。

值得一提的是，上述負責(zé)人提到了“高度配置代表性”原則。他提醒說，立測風(fēng)塔時應(yīng)結(jié)合風(fēng)剪切大小和擬采用機型配置，來選取測風(fēng)塔高度和配置，以覆蓋輪轂高度風(fēng)速和風(fēng)輪面風(fēng)切變。

此外，這位負責(zé)人還特別提到“功能性測風(fēng)塔”，比如生產(chǎn)塔、特殊地形測風(fēng)塔等等。他解釋說，考慮風(fēng)電場后評估及風(fēng)機艙前風(fēng)速矯正，“功能性測風(fēng)塔”應(yīng)立在主風(fēng)向無遮擋且能保證足夠的自由扇區(qū)、地勢變化平緩的規(guī)劃機位上風(fēng)向2至4倍風(fēng)輪直徑距離處。比如為評估海邊風(fēng)速衰減，應(yīng)在近海和遠海端分別立測風(fēng)塔。

遠景能源相關(guān)部門負責(zé)人的“測風(fēng)塔代表性”說法也得到了趙宏亮的認同，但除了測風(fēng)塔方案，趙宏亮也看重測風(fēng)塔的維護。他說，測風(fēng)塔的價值在于收集各種數(shù)據(jù)，但由于惡劣天氣、信號傳輸中斷、儀器故障等因素的影響，都可能造成數(shù)據(jù)缺失和異常，最終會導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺乏完整性，數(shù)據(jù)的質(zhì)量和有效性也會隨之變差，這會給風(fēng)資源評估帶來巨大困惑和不確定性?！耙苊膺@類問題的發(fā)生，數(shù)據(jù)管理人員就必須實時對測風(fēng)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控?！壁w宏亮也能體諒公司測風(fēng)塔管理和維護人員的苦衷，“面對幾千座測風(fēng)塔數(shù)據(jù)的下載和檢查事宜，數(shù)據(jù)管理工程師要付出超量的工作負荷”，因此他也注意到格林云平臺上的測風(fēng)塔自動管理功能，它可以自動進行測風(fēng)數(shù)據(jù)的郵箱下載，并采用代碼化的缺失數(shù)據(jù)、冰凍數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和傳感器故障數(shù)據(jù)判斷邏輯進行自動判斷，出現(xiàn)任何類別的問題都會自動向管理工程師發(fā)送提醒信息或發(fā)送郵件至管理人員報修，將數(shù)據(jù)損失降到最低。

作為為測風(fēng)塔安家立業(yè)的操盤者，趙宏亮格外關(guān)心測風(fēng)塔的一生，無論它被荒廢還是被拆除，都讓他心疼和心痛。也許是對測風(fēng)塔的人文關(guān)懷，遠景能源相關(guān)部門負責(zé)人特別能夠理解趙宏亮對測風(fēng)塔的“心疼和心痛”，好在該負責(zé)人和他的同事可以在格林云平臺上規(guī)劃測風(fēng)塔的一生，不僅要讓它生好養(yǎng)好，還要好好回報投資人。

從技術(shù)層面看，格林云平臺能夠?qū)y風(fēng)塔進行全生命期的管理，當一切還沒進入場地時，作為風(fēng)資源工程師，你就可以基于中尺度數(shù)據(jù)選定資源較好的場址；當一座風(fēng)電場的場址定了以后，你就可以快速做一個宏觀選址的規(guī)劃，包括安裝多少臺機組、大概在什么位置，那么為配合機組的機位，測風(fēng)塔應(yīng)立在哪里、有無足夠的代表性，都可以有解。更重要的是由此延伸出一個測風(fēng)方案設(shè)計，這樣就能保證設(shè)計出來的測風(fēng)塔不僅能代表風(fēng)電場，而且能夠長期測風(fēng)，從風(fēng)電場測風(fēng)到投產(chǎn)運行，數(shù)據(jù)有了很好的傳承。

一個有趣的問題是，在格林云平臺上測風(fēng)塔還能做什么？

想想看，通過測風(fēng)塔的視角可以看清機組的性能，這是因為它們的數(shù)據(jù)同在一個模塊，兩者的相通意味著測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)可以對機組的能量利用率（EBA）進行有效的評估，而EBA恰恰反映的是風(fēng)電場的整體運行水平，那么機組設(shè)備和整個風(fēng)電場運行的好壞便清清楚楚。

如果你關(guān)心某個風(fēng)資源區(qū)域的地形和植被變化情況，而那兒正好有測風(fēng)塔可以代表到那個區(qū)域，那么你只要讀懂由測風(fēng)塔數(shù)據(jù)在不同分析維度擬合而成的曲線，你就知道那兒有陡坡，那兒的地表植被有多高，對潛在的風(fēng)電場有個譜。

需要提醒的是，也別完全忽略了測風(fēng)塔上那些有關(guān)溫度、濕度、氣壓的裝置，它們的數(shù)據(jù)對風(fēng)電場的精確評估非常有幫助，你不妨試一試，數(shù)據(jù)應(yīng)用和挖掘總是有益的。

所以，還是要問一句：你那兒用好測風(fēng)塔了嗎？ （路濤：中廣核太陽能開發(fā)有限公司）