中国风能开发利用的风环境区划

基于大气边界层气象和气候学理论分析以及中尺度数值模拟,采用秒级探空气象资料和典型地形激光雷达观测资料,依据风能利用高度内总体风能资源开发潜力,划分出9个风环境区。年平均风能环境指数最高的风环境区是北方通风廊道,其次是东北平原,最低的是青藏高原下游地区。发现在稳定大气条件下,风能利用高度内的平均风速垂直变化呈两层分布形态,下层平均风速随高度的增速比上层大2～5倍。下层风速的垂直变化取决于地表特征,上层则受上游大地形造成的局地环流影响,由此形成不同风环境区风能资源特性的差异。最后给出构建不同地形条件下平均风廓线计算方法的建议。结论可为中国风能资源评估理论拓展与数值模拟、风电场选址和适用复杂地形条件的风电机组设计提供科学支撑。     

基于热稳定度风向标准差法的风速外推模型研究

针对风能评估中外推轮毂高度处风速的问题,分析了高层风切变指数特性,建立了基于风向标准差法的风速外推模型。该模型首先剔除小于3 m/s的低风速数据及大于25 m/s的高风速数据,再利用风向标准差法对该地区风资源进行热稳定度分类,计算相应的风切变指数,并进行轮毂高度处风速推算。计算结果表明,相对于没有进行数据筛选的计算模型,推算精度提高了5.46%,加强了风能评估的准确性,对风电场的风资源评估具有一定的指导意义。     

基于CFD和NCPSO的复杂地形风电场微观选址优化

针对复杂地形条件下风电场微观选址技术难度大的问题,提出一种基于数值计算结果和高效优化方法的微观选址优化算法。将测风数据按风向等分成12个扇区,并利用平均风速和CFD对复杂地形的每个扇区进行数值模拟,得到风电场各扇区的风资源分布,提取轮毂高度处的风速和风向分布。优化中风力机的尾流影响采用Jensen尾流模型,风电场风能计算中风速按照威布尔分布处理,并考虑每个扇区风速的大小、概率密度。目标函数为整个风电场的输出功率倒数的对数,自变量为风力机在给定风电场中的位置坐标,约束条件为地形边界和风力机之间的最小距离,优化算法采用该文提出的改进小生境粒子群算法(NCPSO),优化风力机组微观选址的最优解。该文提出优化算法得到的结果与基于高度的经验布置方法(EX-TH)、基于风能密度的经验布置方法(EX-PH)以及普通粒子群算法(PSO)进行比较,证明在复杂地形条件下所提出方法的可靠性与有效性,并可应用于工程实践。     

风资源评估中WindSim水平分辨率的敏感性试验

利用基于计算流体力学(CFD) 的风能资源评估系统软件WindSim,在不同水平网格分辨率条件下对我国黄土高原地区陕西靖边县境内某风电场2010年7月~2011年6月的风资源情况进行了模拟,并将模拟结果与测风塔观测结果进行了对比分析。结果表明,在低水平网格分辨率下,WindSim对风能资源的空间分布模拟主要以海拔高度为基础,对局地地形的影响并不能很好地反映,模拟风速误差较大;提高分辨率后,对风能资源空间分布的模拟能力明显提高,模拟风速的误差也显著减小。但不同分辨率下的风速频率和风向频率分布并无显著差别,不能很好地体现出风能特性。通过估算发电量发现,输入不同测风塔资料得到的发电量差异较大,说明在地形较为复杂的风电场,应多布设测风塔,以期得到较为准确的发电量结果。     

新疆达坂城风电场风能资源特性分析

对新疆达坂城风电场的风能资源特性进行了详细的研究。基于在达坂城风电场实测的10m和24m高程的10min平均风速数据,分析了原始风速的分布特性。根据地表风速沿高度呈风剪指数分布的特性,计算了在各个轮毂高度上的风速分布。采用最小误差逼近算法原理,计算了风速韦布尔分布的参数以及平均风速和分布方差。通过对韦布尔分布的分析,计算了各个高度上风电场的平均风功率密度、有效平均风功率密度和可利用小时数等风能资源特性参数,为当地的风能开发提供分析基础。     

利用STRM和NCEP数据提高风电场宏观选址的准确性

利用STRM数据得出风电场宏观地形,利用NCEP数据提取出风电场的气象数据,在WASP813软件的支持下,计算出描述风资源概况的风速、风功率密度和威布尔分布参数值的分布概况。根据风速、风功率密度分布可以直观地看出风资源的分布情况．根据威布尔分布参数值能够计算出初步的发电量,进而为风电场的宏观选址和下一步测风塔的建立提供依据。     

测风时间尺度对风电场设计参数的影响研究

文章以湖南地区多个风电场为例,选取10 min和1 h的测风时间序列采用单机计算法计算风电场风能资源参数、发电量和内部收益率指标,探讨测风时间尺度对风电场设计参数的影响。结果表明,10 min和1 h测风时间序列计算风能资源参数基本一致,但1 h测风时间序列计算发电量和内部收益率系统性偏小,同时差异随平均风速和风机叶片的减小有增大趋势。本成果可为风电场风能资源评估、发电量、内部收益率的不确定性及后评估提供参考,同时建议风电相关规程规范和风资源工程师采用10 min测风时间序列开展风能资源评估尤其是代表年订正及发电量计算工作。     

陕西省金润河北镇风电场风能资源开发评估

对陕西省宝鸡市陇县金润河北镇风电场气象条件、风功率密度、平均风速、主导风向等风能参数进行分析评价。结果表明,测风塔100 m高度月平均风速、月平均风功率密度最大均出现在4月,最小均出现在8月;测风塔100 m高度主导风向为SSW(南西南),主要风能方向为SSW(南西南),风电场风功率密度等级为1级。风电场安装20台2500 kW的风电机组,装机容量50 MW,年设计发电量1.33485×108 kW·h,年出厂电量9.5426×107 kW·h。结果可为其他风电场选址和发电量估算提供参考。     

地形复杂的风电场资源评估误差分析方法

由于计算模型本身的限制,风能资源地图分析与应用程序(WAsP)不能准确模拟复杂地形中风的流动变化情况,用其评价复杂地形风电场的风能资源时存在一定误差.目前,主要采用RIX方法来评估WAsP在复杂地形中的风速预测误差,长期以来一直缺少根据风速预测误差来评估风电场发电量预测误差的有效方法.文章在RIX方法的基础上,对WAsP应用于复杂地形风电场发电量预测的误差进行了研究,结合工程实践提出了一种发电量误差评估方法;根据某风电场实际发电量数据对提出的评估方法进行了验证,证明其有效性和实用性.     

测风塔选址对复杂地形风电场风资源评估的影响

为研究复杂地形条件下风电场测风塔的代表性及其对风资源评估的影响,以陕西省靖边县境内某风电场为例,选取3座测风塔资料,利用WindSim软件模拟分析了2011年风电场风能资源分布,并估算了风电场年发电量。结果表明,复杂地形风电场处测风塔数量较少时风资源评估结果的不确定性显著增加,而在考虑地形因素情况下测风塔数量增多,估算发电量更为准确。在地形较为复杂的风电场应根据地形条件布设适当数量测风塔,以得到风电场内较为精准的风资源分布,减少因测风塔位置选择而造成的风资源评估的不确定性。     

风电场分期开发中存在问题的探讨

风电场分期开发中,风电场风能资源分布和场址区域开发顺序直接影响风电场装机容量和风电场发电量。本文通过分析具体工程实例,提出如何准确评估分期开发场址的风能资源。同时,对风电场不同区域的开发顺序也进行了探讨,不同区域的开发顺序对风电场尾流和发电量都有一定的影响,进而影响风电场的整体装机容量。     

徐州市风电场建设土地适宜性评价

为探究徐州市的风电场建设土地适宜性,基于风能资源、遥感影像及数字高程模型等数据,选取年平均风速、地形起伏度、坡度、坡向和土地覆盖类型等5项评价因子,利用地理信息技术中的空间加权叠加功能,对研究区的风电场建设土地适宜性进行评价,将研究区分为非适宜区、低适宜区、中适宜区和高适宜区,对研究区的风能利用提出建议。     

风电项目可研阶段发电量估算准确性的影响因素分析及对策

正根据中国风能协会的统计,截至2013年年底,我国风电累计装机容量突破9000万千瓦。2013年,全国风电上网电量1371亿千瓦时,风电在电力系统中的比重稳步上升,风电的经济和社会效益更加显著。但是,经过几年的开发,我国开发难度较小、风能资源丰富、接入条件好的区域已经开发建设完成,未来的风电场开发区域多处在风能资源次丰富区或地形复杂、建设难度较大的地区。风电场建设初期,需要论证分析风电场建设的可行性。风电场发电量作为分析风电场建设可行性最重要的内容之一,是风能规划制订、风电场选址、电网建设规划、风能资源开发和管理的重要基础,也是整个风电场建设、运行的重要环节,在一定程度上反映了风电场建设项目的     

卫星遥感地理信息与数值模拟应用于风能资源综合评估新尝试

该文提出一套综合的应用于风能资源评估的分析系统。应用卫星遥感反演出地形、地貌特征，融合地理信息数字高程数据，获得三维TM图像，在三维地形上进行风场的数值模拟和分析，得到该区域风能分布图，用以进行风电场宏观选址；根据宏观选址结果，通过在备选风电场进行风实测，应用研制的风能资源分析软件对该实测资料进行进一步地可行性分析，为风电场的开发作好前期的准备工作。     

基于PWMM的三参数Weibull分布参数外推方法的研究

为提高低风速区分散式风电项目的风资源评估精度,降低测风成本,在对三参数Weibull分布参数估计和外推的研究基础上,提出基于概率加权矩法(PWMM)的三参数Weibull分布参数垂直外推方法。利用较低高度处风速统计的概率加权矩,经垂直外推得到平坦地形、较高高度处风速Weibull分布的参数,进而得到Weibull分布函数和风功率密度。算例分析表明:基于PWMM的三参数Weibull分布参数垂直外推法在平坦地形不同测风点处有一定的适用性外推较高高度处风速Weibull分布的参数,可有效体现平坦地形低风速区的风速分布特征,提高风功率密度评测精度。     

吉林长岭风场区风能资源统计评估

利用30 a风场数据作为基础研究资料,对吉林省长岭县风场区风能资源进行全面评估。评估结果发现,长岭县风场区风能资源蕴藏较为丰富,场区所在区域风向、风能分布相对集中,每年的3,4,5,10,11月,风场风速和风功率密度较高,1,7,8,12月较低。115 m高度处、80 m高度处的测风塔年平均风速、风功率密度分别为6.33,5.91 m/s和285.7,232.9 W/m²。115 m高度处、80 m高度处的虚拟测风塔年平均风速、风功率密度分别为6.42,6.00 m/s和299.1,243.8 W/m²。80 m处测风塔与虚拟测风塔风功率密度等级分别为1级和2级。了解长岭县风能资源分布规律,对于进一步合理开发利用吉林省可再生能源以及推进风电项目顺利开展具有一定的指导意义。     

基于分形学的湍流风谱模型适用性研究

为避免由经验性地选择湍流风谱模型导致特定风电场风速分布规律描述不准确的问题,基于Kaimal、Von Karman、SMOOTH和NWTCUP湍流风谱模型模拟在不同地表粗糙度和湍流强度条件下所建立风场的风速分布规律,通过计盒维数分形方法计算不同风速速度曲线的分形维数,并与某风电场测风塔实测风速数据的分形维数进行比较。结果表明:风速曲线的分形维数均约为1.5,证明风速时域分布具有自相似特征。由于NWTCUP湍流风谱模型基于所选风电场的实测风速数据建立,因此NWTCUP模型在50 m高度和80 m高度处的风速分形维数与实测数据最为接近,表明分形维数可作为选择湍流风谱模型的一个重要定量参数。     

基于WRF模式的四川省凉山州地区风能资源可开发区域研究

利用MERRA2再分析数据驱动WRF模式,对四川凉山州地区2020年全年进行风资源模拟分析,并用凉山州地区典型测风塔数据对模拟结果进行检验,并进行详细地风资源分析,再根据风电场开发8%基准内部收益率反推可开发风能资源的区域分布。结果表明：凉山州大部分地区100 m高度年平均风速在5 m/s以上,风速极大值一般位于山脊,凉山州风能最好的区域主要集中在会东县和宁南县。凉山州典型区域内均表现出受西南季风影响的特征,即冬、春季节风大,夏、秋季节风小,主风向呈强西南风状态,且风功率密度变化规律与风速的变化规律基本一致。凉山州山地区域可开发风能资源的平均风功率密度临界值为258 W/m²,这些区域主要集中在会理、会东、宁南、布拖、木里和盐源县境内。可开发区域分布图对指导凉山州地区风能开发提供科学参考。     

西北电网区域（酒泉）调度测风网络规划研究

针对甘肃酒泉千万千瓦级风电基地的风电场规划．在大量实地查勘的基础上,根据各个风电场的面积大小、地形状况、开发规模,并充分考虑风电功率预测的需求以及测风塔实地建设的可行性,采用统计与理论分析、流体力学模型模拟典型风速分布等方法,提出合理的测风网络布局方案。为实现高精度、大区域范围的风能资源评估和风电功率预测提供技术支持,服务于风电大规模开发和上网输送。     

基于Windographer的某区域风电场风资源分析评估

根据甘肃省某区域风电场测风塔10 m、40 m、60 m、80 m高度的实测风数据,利用Windographer4.2风资源分析软件计算空气密度、平均风速和风功率密度年内变化和日变化、风速和风能频率分布、风向频率和风能频率方向分布、风切变指数、湍流强度和50年一遇最大风速等指标参数。其计算结果表明测风塔80 m高度年平均风速为6.93 m/s,年平均风功率密度为354 W/m~2,年有效风速(3.0～25.0 m/s)时数为7 200 h以上,盛行风向稳定。60～80 m高度湍流强度在0.072～0.080之间,小于0.12,湍流强度较小。综合判定该区域风能资源较为丰富,符合大型风电场建设条件,适宜进行大规模风电开发利用。