1、風電場風資源評估與選址交流匯報目錄上午第一篇 風能資源評估下午第一篇 風電場風機選型和發電量估算第二篇 風資源評估常用軟件介紹第三篇 風電場微觀選址第四篇 地形、氣候對風的影響第一篇 風電場風機選型和發電量估算1.1 風力發電機組選型1.2 不同機型發電量估算1.3 不同機型綜合經濟比較1.4 機型選擇推薦意見1.5 風電機組布置推薦方案1.1風力發電機組選型 1.1.1 風能資源分析通過對測風塔的數據進行分析，得出代表年50m80m高度的年平均風速、風功率密度。根據?風電場風能資源測量方法?GB-T18710-2002可以判斷風功率密度等級，一般來說，風功率密度到達3級以上，風電場才有開發價

2、值。各測風塔的風能主要集中某幾個扇區，盛行風向穩定，才有利于風能資源的有效利用。根據風電場6585m輪轂高度處50年一遇最大風速，風電場風機輪轂高度處15m/s風速區間的湍流強度，判定風電場工程可以選擇的風力發電機組類別。1.1風力發電機組選型 1.1.1 風能資源分析 風力機等級的根本參數 1.1風力發電機組選型 1.1.2 機型范圍初選國內外風電場工程的經驗說明，在現有的技術條件下，對于一個場區的風電場，單機容量選擇在某個確定的范圍內，工程的經濟性會相對較高。在進行單機容量選擇時，首先應確定一個適合于本工程的容量范圍，然后在該范圍內選擇一種技術成熟、市場業績良好并且經濟性較高的機型。1.1

3、風力發電機組選型 1.1.2 機型范圍初選風電機組選型要考慮的幾個因素一、風輪輸出功率控制方式風輪輸出功率控制方式分為失速調節和變槳距調節兩種。兩種控制方式各有利弊，各自適應不同的運行環境和運行要求。變速變槳距機型比定速定槳距機型更具優越性，它不僅能在低風速時能夠根據風速變化，在運行中保持最正確葉尖速比以獲得最大風能；也能在高風速時根據風輪轉速的變化，儲存或釋放局部能量，提高傳動系統的柔性，使功率輸出更加平穩。從目前市場情況看，采用變槳距調節方式的風電機組居多。二、風電機組的運行方式風電機組的運行方式分為變速運行與恒速運行。恒速運行的風電機組的好處是控制簡單，可靠性好。缺點是由于轉速根本恒定，

4、而風速經常變化，因此風力發電機組經常工作在風能利用系數(Cp)較低的點上，風能得不到充分利用。變速運行的風電機組一般采用雙饋異步發電機或多極永磁同步發電機。變速運行方式通過控制發電機的轉速，能使風力機的葉尖速比接近最正確，從而最大限度的利用風能，提高風力發電機組的運行效率。1.1風力發電機組選型 1.1.2 機型范圍初選風電機組選型要考慮的幾個因素三、發電機的類型發電機的類型包括異步發電機、雙饋感應型發電機和多極永磁同步電機。風力發電機大多采用普通的異步發電機，正常運行中在發出有功功率的同時，需要從電力系統吸收一定的無功功率才能正常運行(機端的電容補償只能減少從電力系統吸收無功功率的數量)，雙

5、饋感應型風力發電機的功率因數(COS)可以在+0.95-0.95之間變化，也就是說可以根據電網的需要發出或者吸收無功功率，改善當地電網的電壓質量，提高電力系統的穩定水平。四、風力發電機組的傳動方式風力發電機的傳動方式包括齒輪傳動方式與無齒輪箱直驅方式。目前，風力發電機大多采用齒輪傳動，本錢較低，但是降低了風電轉換效率、產生噪音，是造成機械故障的主要原因，而且為了減少機械磨損需要潤滑清洗等定期維護。采用無齒輪箱的直驅方式有效地提高了系統的效率以及運行可靠性，但同時也提高了電機的設計本錢。1.1風力發電機組選型 1.1.2 機型范圍初選根據風電場址的地形、地質特點、風資源分布情況，以及風力發電機組

6、技術成熟、先進、可靠等要求，選擇多種適合的機型，按單一機型方案進行風力發電機組的優化布置。1.1風力發電機組選型 1.1.3 風電機組總體布置布置機位時需要考慮地形地貌、主導風向與主導風能方向、地面障礙物等影響因素。具體布置時因地制宜，根據風電場地形條件、建設規模、風力發電機組的型號及裝機的臺數進行優化布置，實現在有限的場區范圍內到達最大的上網發電量和最低本錢的目標。在軟件優化的根底上手工調整風機位置，調整風機與防護林、村莊、線纜等地物之間的距離，考慮風機的相對集中布置，同時將尾流效應控制在合理范圍內，以充分利用土地資源與風資源，減少集電線路長度，方便運輸安裝。1.1風力發電機組選型 1.1.

7、4 輪轂高度優化計算各機型不同輪轂安裝高度下的發電量，隨著輪轂高度增加，發電量增加的同時風機與塔架的運輸與安裝難度增大，塔筒與根底加固引起的根本投資增加。結合各風機廠家現在的生產情況、技術成熟程度和裝機運行平安可靠性等因素對不同機型不同輪轂高度的發電量與經濟性進行綜合比較，推薦比選的幾種機型的輪轂安裝高度 。 1.2不同機型發電量估算 1.2.1 年理論發電量及單機尾流的計算根據各機型單一機組的布置方案，利用軟件，計算各種風機的年凈發電量尾流折減后，并計算風力發電機組的尾流損失。 1.2不同機型發電量估算 1.2.2 空氣密度修正系數由于風功率密度與空氣密度成正比，在相同的風速條件下，空氣密度

8、不同那么風電機組出力不一樣，風電場年上網電量估算應進行空氣密度修正。因此需要對軟件在標準空氣密度條件下計算得到的發電量進行修正。原理上可根據風功率密度與空氣密度成正比的特點，將標準空氣密度對應下的功率曲線估算的結果乘以空氣密度修正系數進行空氣密度修正。當實測空氣密度偏離標準空氣密度較大時，按正比關系進行修正的誤差較大。根據風電場具體風資源情況，結合各機型的功率曲線，計算不同機型在對應輪轂高度處能到達額定功率前的理論發電量所占比例，僅對風機滿發前的發電量按照空氣密度正比關系修正進行折減。 1.2不同機型發電量估算 1.2.3 控制和湍流折減風電機組隨風速風向的變化不斷調整機組的運行狀態，實際運行

9、中機組控制總是落后于風的變化，使風機的輸出功率減小。根據風電場湍流強度值大小情況，對控制和湍流折減系數取值，控制和湍流系數一般取97%左右。 1.2不同機型發電量估算 1.2.4 葉片污染折減葉片表層污染使葉片外表粗糙度提高，翼型的氣動性能下降。根據風電場風沙、降雨量大小、夏季昆蟲多少、冬季葉片結冰等情況，判斷可能造成的葉片污染程度，對葉片污染折減系數取值，一般污染系數取97%左右。 1.2不同機型發電量估算 1.2.5 風電機組利用率風力機維護的好壞直接影響到發電量的多少和經濟效益的上下；風力機本身性能的好壞，也要通過維護檢修來保持，維護工作及時有效可以發現故障隱患，減少故障發生機率，提高風

10、機運行效率。風機維護可分為定期檢修和日常排故維護兩種方式?？紤]風力發電機組故障、檢修對發電效率的影響，將常規檢修安排在小風月，根據目前風力發電機組的制造水平和已建風電場的運行經驗，一般風電場風力發電機組的可利用率為95%。 1.2不同機型發電量估算 1.2.6 功率曲線折減考慮到風電機組廠家對功率曲線的保證率一般為95%，在計算發電量時應予以考慮，因此取風電機組功率曲線保證率95%。 1.2不同機型發電量估算 1.2.7 場用電、線損等能量損耗根據風電場地形復雜程度，地勢起伏情況，集電線路能量損耗大小。估算場用電和輸電線路、機組變電站損耗占總發電量的百分比，一般能量損耗系數為95%左右。 1.

11、2不同機型發電量估算 1.2.8 氣候影響停機根據風電場區域冬季低溫氣溫天數、風力發電機組適應的溫度范圍等情況，當風場的氣溫超出它的適應范圍，風機將不再發電。低溫環境下，風機的運行效率有所下降，且風機停機再啟動需要溫度上升區間。另外當氣溫下降到-10時風機的潤滑系統也將會受到影響，0以下葉片外表結冰也會影響風機翼型的氣動性能，使發電量降低。一般北方寒冷地區風電場低溫氣候影響折減按95%左右考慮。1.2不同機型發電量估算 1.2.9 總折減系數根據上述各項折減系數，計算出不同機型對應的總折減系數。1.2不同機型發電量估算 1.2.10 年上網電量測算根據風電場各種機型風機年理論發電量扣除上述發電

12、量損失，即得出年上網發電量 ，從發電量指標角度，對各種機型進行比較。 1.3不同機型綜合經濟比較 評價一種機型的優劣，不能僅從發電量和等效利用小時來考慮，應綜合經濟指標來評價。除發電量外，風電機組的價格、塔架、底座、箱變、電纜、公路以及變電站等也都是影響機型方案選擇的重要因素。對風電機組進行綜合指標比較，以最終確定風電場機組選型。 1.4機型選擇推薦意見確定風電工程機型最終推薦意見，主要考慮三個因素：一是所推薦機型方案的發電量指標優越；二是該方案投資經濟指標合理，抗風險能力強；三是該方案上網電價低，即考慮綜合技術經濟指標優越的機型方案。根據風機在發電量、機組投資、上網電價等各項綜合指標上的明顯

13、的優勢，推薦一種風機作為選擇方案，以此作為進一步工程設計的依據。 1.5風電機組布置推薦方案 對優選的機型進行進一步優化布置，考慮整體規劃的影響，以獲得較大發電量和最優經濟效益為原那么，既要保證風機間距以減小尾流損失又要考慮風機的相對集中布置以減少集電線路及道路的投資；不僅考慮每個機位最優，而且考慮各風機之間的相互影響與風機長期穩定運行的平安性，從而保證整個風電場的發電量最大，效益最好。第二篇 風資源評估常用軟件介紹2.1 WAsP 2.2 WindFarmer 2.3 WindPro 2.4 WindSim 第二篇 風資源評估常用軟件介紹隨著數值模擬技術的快速開展,也由于資料分析法在資料的時

14、空分辨率方面具有一定局限性,越來越多的高分辨率氣象模式及流體力學計算軟件被應用到風電場微觀選址工作中.目前，最常用的風電場微觀選址及風資源評估的軟件有：1 WAsP 2 WindFarmer 3 WindPro 4 WindSim 2.1WAsP1. WAsP：WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)軟件由丹麥RIS實驗室開發，是基于比較平坦的地形設計的，可以由一個測風塔推算周圍100km2范圍內的風能資源分布。WasP軟件對風能資源評估適用于區域面積小，地形相對平坦地區。WAsP可以計算定風機的發電量，可以生成風資源柵格文件，實際應用

15、中往往和其它軟件配合使用。2.1WAsP2.1WAsPWASP的主要功能可由以下四局部組成：1、 原始數據的分析 原始數據的分析主要是指氣象數據的分析，可對任何時間序列氣象數據進行分析。將原始數據編輯成直方圖表，即為WASP氣象數據輸入。原始數據還可依韋伯分布參數來進行分析。通 過人為定義上下限，WASP將所輸入的風速風向進行歸類。風速分為四個等級：靜風(無風)、有效風、超限風、讀數錯誤等，主要是有效風區域內的統計值參與 計算，單位m/s。風向分為12個等分，自北向東順時針計算，每一等分為30，稱為一個扇區，在整個計算過程中，所有的考慮因素都是依照該分類來定方位 并進行計算。2、 風圖譜數據的

16、產生 表示風速的直方圖表可以轉換成圖譜數據組。該直方圖表可從原始數據分析中得出，或者可直接由標準的氣象表輸入，在風圖譜數據組中，風觀察測量按場地的特殊地形條件關系而得到“凈化，呈現其真實量。 3、 風氣候估算 應用由WASP計算產生的風圖譜數據組(或由其它途徑產生的)通過進行產生風圖譜的逆運算步驟可估算出任何特殊點的風氣候。風氣候按韋伯分布參數及風的扇區分布情況而估算。4、 潛在風能估算 可計算平均風的總能量值。此外，還可估算出風力機的實際年平均產量，這由給WASP提供相應風力機的標準功率曲線而計算。2.2WindFarmerGH WindFarmer是有效的風電場設計優化軟件工具。它綜合了各

17、方面的數據處理、風電場評估，并集成在一個程序中快速精確地計算處理。用戶可以通過GH WindFarmer自動有效地進行風電場布局優化，使其產能最大化并符合環境、技術和建造的要求。GH WindFarmer可生成高質量風電場環境影響評估文檔，包括噪音、陰影閃爍shadow flicker、視覺影響、雷達、累積影響。風電場的視覺影響可以通過采用動態或靜態視覺圖像、虛擬漫游Fly-through或集錦照片的方式演示。GH WindFarmer有中文、英文、德文、法文等多種語言版本，全球24小時具有技術支持。2.2WindFarmer2.2WindFarmerGH WindFarmer包含以下幾個功能

18、模塊：a根底模塊：根底模塊是GH WindFarmer的核心，具有所有設計風電場必須的根本功能，主要包括：地圖處理、風電場邊界定義、風機工作室、風電場尾流損失模型、電量計算選項、自動設計優化、噪音影響模型、電量、風速、噪音和地面傾斜地圖、多個風電場獨立和累積分析、與WAsP和其他風力流動模型軟件的連接界面。b可視化模塊：可視化模塊用于在實際建造前模擬和演示風電場的視覺效果，包括視覺影響區域分析，虛擬現實，虛擬漫游，集錦照片等。cMCP+模塊：MCP+模塊提供了所有測量風力數據的評估工具，測量數據的時間序列可以輸出成圖形和文件并與長期風資源數據形成關聯。d紊流強度模塊：紊流強度模塊提供高級用戶先

19、進的風力流動、風機性能和風機負載模型。e金融模塊：金融模塊可以對風能工程設計規劃階段進行金融評估，用戶可以采用自己的金融模型或軟件中自帶的金融模型。f電力模塊：電力模塊用于設計風電場的電力規劃，包括對于變壓器、電力電纜的超載檢查和計算電力損耗。g陰影閃爍模塊：陰影閃爍模塊計算所給出的布局圖和地形圖中所產生的陰影閃爍。確定風機產生的陰影閃爍機理和時間間隔。2.3WindProWindPRO是丹麥EMD公司開發的風電場規劃設計軟件，經過20多年的開展，WindPRO已成為使用最廣泛、用戶界面最友好的風能資源評估與風電場設計軟件之一。WindPRO是基于對象的模塊化軟件，除了根本的BASIS模塊外，

20、用戶可根據需要和預算自由選擇模塊。WindPRO以WAsP為計算引擎，相對于單獨使用WAsP，WindPRO與WAsP聯合使用具有許多優點：如方便靈活的測風數據分析手段，用戶可以方便地剔除無效測風數據，并對不同高度的測風數據進行比較，尋求相關性，評價測風結果；考慮風機尾流影響的風電場發電量計算，并提供多種尾流模型；風機實際位置的空氣密度計算，自動修正標準條件下的風機功率曲線；風電場規劃區域的極大風速計算；幾乎涵蓋了市場上所有風機，并不斷更新的風機數據庫，包括功率曲線、噪聲排放及可視化信息等。此外，WindPRO還能實現短期測風數據的長期相關性分析；詳盡的計算報告；兼容多種數字化資源文件，如衛星

21、照片、SRTMShuttle Radar Topological Mission等高線數據等，為描述規劃風電場外圍15kM的粗糙度與等高線提供了便利。2.4WindSim WindSim：WindSim軟件是挪威一家公司設計，基于計算流體力學方法對風電場選址及風資源評估的軟件。WindSim軟件包括六個模塊：地形處理模塊、風場計算模塊、風機位置模塊、流場顯示模塊、風資源計算模塊、年發電量計算模塊。其中，風場計算模塊適用計算流體力學商用軟件Pheonics的結構網格解算器局部。WindSim軟件采用計算流體力學軟件來模擬場址內的風場情形，可以很好的計算出相對復雜地形下的風場分布情況，因此，Win

22、dSim軟件可以用于相對復雜地形條件下的風電場選址及風資源。2.4WindSim 第三篇 風電場微觀選址3.1 任務與目的 3.2 現場考察 3.3 選址原那么3.4 軟件計算流程3.1任務與目的 微觀選址工作主要任務是，對風電場所在區域內進行現場踏勘，利用計算軟件對風電場內的風電機組布置進行計算，滿足風電場總體裝機容量以及風電機組裝機臺數要求，給出各風電機組的具體位置坐標，從而指導下一步的勘測設計等工作。 3.2現場考察 現場考察工作主要包括：了解風電場場區地質條件、地形地貌、測風塔位置、場地條件、場區內樹林、農田、房屋等分布情況。在已確定開發建設的場區內，風電場宏觀選址后，根據風能資源勘測

23、評估分析結果，充分利用風能分布較優的位置，在風能最大點初步布置機位，然后再結合地形地貌特點考核機位，以躲避農田、林地、湖泊及其它地面障礙物。同時考查機組施工安裝條件的選擇是否合理，如吊裝空間、吊裝設備擺放及進出道路、設備堆放等，經過綜合經濟技術比較，最終確定風力發電機組的微觀位置。3.3微觀選址原那么 風力發電機組的布置，要充分考慮各方面的影響因素，有以下幾點：1) 風力發電機組垂直于主導風能方向排列； 2) 充分利用風電場的土地； 3) 盡量減小風力發電機組之間的相互影響、滿足風電機組之間行、列距的要求； 4) 綜合考慮風電場地形、地表粗糙度、障礙物等，將其影響降到最低； 5) 合理利用風電

24、場的測站訂正后的測風資料； 6) 考慮風電機組之間的相互影響后盡量縮短機組之間的距離，從而減少集電線路的長度。7) 風機盡量布置在風資源最好且便于施工的地區； 8) 盡量防止對現有植被的破壞； 9) 盡量避開防護林及農用土地；10)盡量考慮與周邊風電場風電機組相互避讓；11)充分考慮機組之間尾流對機組發電量的相互影響。3.4軟件計算流程 目前，國內微觀選址通常采用國際上較為流行的風電場設計軟件WASP及WindFarmer進行風況建模，建模過程如下：根據風電場各測站訂正后的測風資料、地形圖、粗糙度，利用輪轂高度的風資源柵格文件滿足精度及高度要求的WindFarmer軟件的三個輸入文件，包括：輪

25、轂高度的風資源柵格文件、測風高度的風資源柵格文件及測風高度的風資源風頻表文件。采用關聯的方法在WindFarmer軟件中輸入WASP軟件形成的三個文件，輸入三維的數字化地形圖(1:10000或1:5000)，地形復雜的山地風電場應采用1:5000地形圖，輸入風電場空氣密度下的風機功率曲線及推力曲線，設定風機的布置范圍及風機數量，設定粗糙度、湍流強度、風機最小間距、坡度、噪聲等，考慮風電場發電量的各種折減系數，采用修正PARK尾流模型進行風機優化排布。根據優化結果的坐標，利用GPS到現場踏勘定點，根據現場地形地貌條件和施工安裝條件進行了機位微調，并利用GPS測得新的坐標，然后將現場的定點坐標輸入

26、windfarmer中，采用粘性渦漩尾流模型對風電場每臺風機發電量及尾流損失的精確計算。第四篇 地形、氣候對風的影響4.1 風的形成4.2 主要特征 4.3 風的主要影響因素 4.4 地形對風的影響4.5 海陸的影響4.6 風速隨高度變化的影響4.7 風機間距的影響4.8 障礙物的影響4.1風的形成 1)當太陽光照射到地球外表時，地球被加熱，而陸地和海洋的吸收熱量的速度是不同的，陸地吸收熱的速度比海洋快的多。 2)陸地上方的空氣加熱速度要比海洋上更快，陸地上的熱空氣上升到一定高度后冷卻。 3)這些冷空氣逐漸向海洋上方移動，在這里下沉并被向陸地方向擠壓，空氣向陸地的流動就是我們所說的風。 4.2

27、主要特征 不穩定性 風的瞬時脈動、日變化，季節變化以至年變化都十清楚顯，此為其利用上的不利因素。受地形影響大，地區差異顯著 風力的局部地形差異明顯，即使在同一地區，有利地形下的風力往往優于不利地形。故風力機位置選擇時必須充份考慮到地形作用。 4.3風的主要影響因素 當利用風能的可能性確定下來以后，就必須具體地選擇一個安置風力機的最正確位置。因為風能密度與風速三次方成正比，風力機發電的性能和經濟效果就依賴于具體安裝場地的風速，應使風力機盡量地得到地形所加強的局地風速。風電場選址問題包括社會、經濟、技術和環境等方面，但在選址中需考慮的地形、氣候問題主要包括以下5個方面：地形對風的影響、海陸的影響、風速隨高度變化的影響、風機間距影響、障礙物的影響等。 4.4地形對風的影響 風能與風的立方成正比，當風速為原來的兩倍時，那么功率為原來的八倍。由于風的局地性相當大，這就愈來愈需要氣象學家，為風力發電機所要選的位置，提供中、小尺度的氣候分析。運用氣象規律認真選好站址，對推廣風能利用所產生的經濟效果是非常顯著的、小地形的影響也是不能無視的，所以一旦利用風能的地區確定后，就必需對當地的局地小氣候進行分析，將風機位置安裝在受地形影響風速增強的地點。4.4地形對風的影響 根據地形分類安裝風力機對策框圖世界氣象組織推薦一個風力發電機的安裝位置選擇框圖 4.4地形對風的影響地形會造成風速差異，