前言
風能評估、微觀選址工作是風場建設初期最重要的工作內(nèi)容之一。 一個準確、可靠的風能和微觀選址評估報告能夠確保風力發(fā)電機組的可靠運行，并為風場投資回報率提供了可靠的依據(jù)。
我們在歐洲的同事對風場風能的評估誤差可以控制在7%之內(nèi)，而國內(nèi)的項目評估，綜合折減系數(shù)往往高達30%左右。為什么會有如此大的差別呢? 根據(jù)我對近幾年所做項目的經(jīng)驗總結(jié)和與歐洲同事的探討，主要原因歸納如下幾點：
1，現(xiàn)場風力數(shù)據(jù)測試時間過短，所使用的風力數(shù)據(jù)不具有代表性。
風電場建設之初，現(xiàn)場風力數(shù)據(jù)至少需要測試2-3年時間，同時還要獲得風電場附近氣象站30-50年風力數(shù)據(jù)，用于對現(xiàn)場測試的風力數(shù)據(jù)進行長期修正，以增強風場評估數(shù)據(jù)的可靠性。
但是在我國，很多項目為了趕工期、追進度，業(yè)主往往對現(xiàn)場風力數(shù)據(jù)只測試一年，甚至更短，也不進行長期修正，從而造成了風場風能評估誤差的增加。平均風速的誤差每增加1%，風場風能的評估誤差就會增加3%。因此，風能評估人員在得到業(yè)主所提供的風力數(shù)據(jù)后，一定要認真整理分析，對漏測的時間段或測試異常的時間段的數(shù)據(jù)進行修正，以確保得到具有代表性的風力數(shù)據(jù)，作為風場建設的測算基礎。
2，風電場地表粗糙度定義存在誤差，增加了風能評估的誤差。
風電場地表覆蓋物特征會對風電場風能的輸出產(chǎn)生重要的影響。森林、草原、農(nóng)田等不同地表狀態(tài)的表面粗糙度有很大區(qū)別，而我們在計算機上建立模型的時候，由于手里地圖等資料精度的影響，常常會產(chǎn)生誤差。
因此，在建立模型之前，選址人員最好先到項目現(xiàn)場進行一次實地考察，對比手里的資料是否與現(xiàn)場地貌相吻合，如發(fā)現(xiàn)誤差需要及時調(diào)整。在計算機模型上定義地表粗糙度之后還要進行反復校核。簡單的驗證方法是在測風塔的位置放置一臺風機，設定此風機的輪轂高度和測風塔風速儀的高度相一致，之后運行此模型，檢查輪轂處的風速是否和測風塔實測風速相一致。如此反復，直到一致為止，從而得到最優(yōu)的風場地表粗糙度數(shù)據(jù)。
3，等高線數(shù)據(jù)不夠精確，造成風能評估的誤差。
等高線的準確是整個風場模型準確的前提條件， 而現(xiàn)在很多設計院和業(yè)主使用1：50000或1：5000航拍地圖，將其掃描到評估軟件后對不規(guī)則等高線進行手動調(diào)整。這一過程往往會產(chǎn)生較大的誤差，甚至達到30米以上。如此大的誤差，尤其對于地形復雜的風場，造成了整個模型從根本上發(fā)生錯誤。因此，建立等高線模型之后選址人員仍需要到現(xiàn)場進行實地考察，尤其是測風塔等關鍵點。
4，測風儀沒有定期進行校正。
測風儀屬于高精度儀器，如果不定期進行校正，誤差就會逐步增加。而很多業(yè)主安裝了測風儀之后就只是等待下載數(shù)據(jù)，忽視了對測風設備的定期維護，從而影響測量數(shù)據(jù)的可靠性。
5，沒有考慮現(xiàn)場空氣密度對發(fā)電量的影響。
現(xiàn)場空氣密度下的功率曲線是風電場發(fā)電量準確評估的重要條件。空氣密度和風功率密度成正比例關系，但標準空氣密度下的風機功率曲線和不同空氣密度下的風機功率曲線并不是成正比關系。雖然有些風能評估軟件在建立模型時已經(jīng)考慮了現(xiàn)場空氣密度對風能的影響，但往往只通過簡單的比例關系進行折減，從而影響到了風場最終發(fā)電量的評估。
6，過分依賴軟件的自動生成功能。
現(xiàn)在的風能評估軟件大多具有自動布機方案的功能，即設計人員輸入風場裝機容量、風機臺數(shù)、風機間間距等參數(shù)后，軟件會自動生成布機方案，我們設計人員往往過分依賴此功能。
此自動布機方案的原理是軟件首先搜索風電場中發(fā)電量最好的第一個機位，搜索到并固定此機位后，軟件開始搜索第二個機位，搜索到并固定此機位后，軟件搜索第三個……以此類推，最終生成整個風電場的布局方案。然而此方案并不一定是最佳方案。雖然下圖方案1中山頂?shù)娘L機發(fā)電量是最好的，但方案1中兩臺風機的綜合發(fā)電量并不一定比方案2中兩臺風機的綜合發(fā)電量高，因為我們應該考慮的是整個風場的綜合發(fā)電量，而不能局限在某些個別風機的單機發(fā)電量。
內(nèi)蒙某個項目實際的微觀選址方案。方案1是由電腦自動生成的，其中最好風能的位置都已被占用；方案2是在方案1的基礎上進行了手動調(diào)整，雖然放棄了部分最好的風能位置，但方案2中的風場綜合發(fā)電量卻要比方案1高出6%左右。由此可見，在軟件自動計算之后一定要進行手動調(diào)整，調(diào)整后的方案往往會使整個風電場的發(fā)電量有顯著的提高。
。
7，風機定位一定要考慮實際吊裝及風機基礎施工的可行性，以免給將來的項目執(zhí)行造成隱患。
在微觀選址時一定要考慮將來項目執(zhí)行中風機的實際吊裝及基礎施工的可行性，要給吊機和基礎施工留出施工位置。通常情況下，兆瓦級風電機組基礎至少需要一個20X20m的施工平臺和40X40m的吊裝平臺，所以在地勢起伏較大的山地地區(qū)，一定要考慮周全，不要給將來項目執(zhí)行造成麻煩。特別在丘陵地區(qū)，更應該注意。如下圖，基礎A的位置高于基礎B的位置，風能相對會豐富一些，但施工時一定不能以丘陵頂端作為0米開挖，否則就會出現(xiàn)基礎坐落在回填土上甚至基礎外露的情況。基礎的有效深度一定要滿足設備廠家技術要求，以避免風機發(fā)生傾斜甚至倒塌的情況出現(xiàn)。
8，微觀選址完成后需要定期對風場評估結(jié)果進行核對，找出其中誤差的原因為將來新的項目積累經(jīng)驗。
各個風場項目的地理地貌、風資源狀況不盡相同，因此，微觀選址也需要不斷在實踐中累積經(jīng)驗，以在新的項目中吸取教訓，不斷減小誤差，讓風機的效能得到最好的發(fā)揮。
風能評估、微觀選址工作是風場建設初期最重要的工作內(nèi)容之一。 一個準確、可靠的風能和微觀選址評估報告能夠確保風力發(fā)電機組的可靠運行，并為風場投資回報率提供了可靠的依據(jù)。
我們在歐洲的同事對風場風能的評估誤差可以控制在7%之內(nèi)，而國內(nèi)的項目評估，綜合折減系數(shù)往往高達30%左右。為什么會有如此大的差別呢? 根據(jù)我對近幾年所做項目的經(jīng)驗總結(jié)和與歐洲同事的探討，主要原因歸納如下幾點：
1，現(xiàn)場風力數(shù)據(jù)測試時間過短，所使用的風力數(shù)據(jù)不具有代表性。
風電場建設之初，現(xiàn)場風力數(shù)據(jù)至少需要測試2-3年時間，同時還要獲得風電場附近氣象站30-50年風力數(shù)據(jù)，用于對現(xiàn)場測試的風力數(shù)據(jù)進行長期修正，以增強風場評估數(shù)據(jù)的可靠性。
但是在我國，很多項目為了趕工期、追進度，業(yè)主往往對現(xiàn)場風力數(shù)據(jù)只測試一年，甚至更短，也不進行長期修正，從而造成了風場風能評估誤差的增加。平均風速的誤差每增加1%，風場風能的評估誤差就會增加3%。因此，風能評估人員在得到業(yè)主所提供的風力數(shù)據(jù)后，一定要認真整理分析，對漏測的時間段或測試異常的時間段的數(shù)據(jù)進行修正，以確保得到具有代表性的風力數(shù)據(jù)，作為風場建設的測算基礎。
2，風電場地表粗糙度定義存在誤差，增加了風能評估的誤差。
風電場地表覆蓋物特征會對風電場風能的輸出產(chǎn)生重要的影響。森林、草原、農(nóng)田等不同地表狀態(tài)的表面粗糙度有很大區(qū)別，而我們在計算機上建立模型的時候，由于手里地圖等資料精度的影響，常常會產(chǎn)生誤差。
因此，在建立模型之前，選址人員最好先到項目現(xiàn)場進行一次實地考察，對比手里的資料是否與現(xiàn)場地貌相吻合，如發(fā)現(xiàn)誤差需要及時調(diào)整。在計算機模型上定義地表粗糙度之后還要進行反復校核。簡單的驗證方法是在測風塔的位置放置一臺風機，設定此風機的輪轂高度和測風塔風速儀的高度相一致，之后運行此模型，檢查輪轂處的風速是否和測風塔實測風速相一致。如此反復，直到一致為止，從而得到最優(yōu)的風場地表粗糙度數(shù)據(jù)。
3，等高線數(shù)據(jù)不夠精確，造成風能評估的誤差。
等高線的準確是整個風場模型準確的前提條件， 而現(xiàn)在很多設計院和業(yè)主使用1：50000或1：5000航拍地圖，將其掃描到評估軟件后對不規(guī)則等高線進行手動調(diào)整。這一過程往往會產(chǎn)生較大的誤差，甚至達到30米以上。如此大的誤差，尤其對于地形復雜的風場，造成了整個模型從根本上發(fā)生錯誤。因此，建立等高線模型之后選址人員仍需要到現(xiàn)場進行實地考察，尤其是測風塔等關鍵點。
4，測風儀沒有定期進行校正。
測風儀屬于高精度儀器，如果不定期進行校正，誤差就會逐步增加。而很多業(yè)主安裝了測風儀之后就只是等待下載數(shù)據(jù)，忽視了對測風設備的定期維護，從而影響測量數(shù)據(jù)的可靠性。
5，沒有考慮現(xiàn)場空氣密度對發(fā)電量的影響。
現(xiàn)場空氣密度下的功率曲線是風電場發(fā)電量準確評估的重要條件。空氣密度和風功率密度成正比例關系，但標準空氣密度下的風機功率曲線和不同空氣密度下的風機功率曲線并不是成正比關系。雖然有些風能評估軟件在建立模型時已經(jīng)考慮了現(xiàn)場空氣密度對風能的影響，但往往只通過簡單的比例關系進行折減，從而影響到了風場最終發(fā)電量的評估。
6，過分依賴軟件的自動生成功能。
現(xiàn)在的風能評估軟件大多具有自動布機方案的功能，即設計人員輸入風場裝機容量、風機臺數(shù)、風機間間距等參數(shù)后，軟件會自動生成布機方案，我們設計人員往往過分依賴此功能。
此自動布機方案的原理是軟件首先搜索風電場中發(fā)電量最好的第一個機位，搜索到并固定此機位后，軟件開始搜索第二個機位，搜索到并固定此機位后，軟件搜索第三個……以此類推，最終生成整個風電場的布局方案。然而此方案并不一定是最佳方案。雖然下圖方案1中山頂?shù)娘L機發(fā)電量是最好的，但方案1中兩臺風機的綜合發(fā)電量并不一定比方案2中兩臺風機的綜合發(fā)電量高，因為我們應該考慮的是整個風場的綜合發(fā)電量，而不能局限在某些個別風機的單機發(fā)電量。
內(nèi)蒙某個項目實際的微觀選址方案。方案1是由電腦自動生成的，其中最好風能的位置都已被占用；方案2是在方案1的基礎上進行了手動調(diào)整，雖然放棄了部分最好的風能位置，但方案2中的風場綜合發(fā)電量卻要比方案1高出6%左右。由此可見，在軟件自動計算之后一定要進行手動調(diào)整，調(diào)整后的方案往往會使整個風電場的發(fā)電量有顯著的提高。
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7，風機定位一定要考慮實際吊裝及風機基礎施工的可行性，以免給將來的項目執(zhí)行造成隱患。
在微觀選址時一定要考慮將來項目執(zhí)行中風機的實際吊裝及基礎施工的可行性，要給吊機和基礎施工留出施工位置。通常情況下，兆瓦級風電機組基礎至少需要一個20X20m的施工平臺和40X40m的吊裝平臺，所以在地勢起伏較大的山地地區(qū)，一定要考慮周全，不要給將來項目執(zhí)行造成麻煩。特別在丘陵地區(qū)，更應該注意。如下圖，基礎A的位置高于基礎B的位置，風能相對會豐富一些，但施工時一定不能以丘陵頂端作為0米開挖，否則就會出現(xiàn)基礎坐落在回填土上甚至基礎外露的情況。基礎的有效深度一定要滿足設備廠家技術要求，以避免風機發(fā)生傾斜甚至倒塌的情況出現(xiàn)。
8，微觀選址完成后需要定期對風場評估結(jié)果進行核對，找出其中誤差的原因為將來新的項目積累經(jīng)驗。
各個風場項目的地理地貌、風資源狀況不盡相同，因此，微觀選址也需要不斷在實踐中累積經(jīng)驗，以在新的項目中吸取教訓，不斷減小誤差，讓風機的效能得到最好的發(fā)揮。
