分析复杂地形下的风电场选址策略

复杂地形是指平坦地形以外的各种地形，大致可以分为隆升地形和低凹地形两类。局部地形对风力有很大的影响。这种影响在总的风能资源分区图上无法表示出来，需要在大的背景上做进一步的分析和补充测量。复杂地形下的风力特性的分析相当困难。但如果了解了典型地形下的风力分布规律，就有可能进一步分析复杂地形下的风电场分布。

1.山区风的水平分布和特点

在一个地区，自然地形提高可能使风速提高。但这不只是由于高度的变化，也可能是由于受某种程度的挤压（如峡谷效应）而产生加速作用（图2-2-1）。在河谷内，当风向与河谷走向一致时，风速将比平地大；反之，当风向与河谷走向相垂直时，气流受到地形的阻碍，河谷内的风速大大减弱。新疆阿拉山口风区属中国有名的大风区，因其地形的峡谷效应，使风速得到很大的增强。山谷地形由于山谷风的影响，风将会出现较明显的日或季节变化。因此选址时需考虑到用户的要求。一般地说，在谷地选址时，首先要考虑的是山谷风走向是否与当地盛行风向相一致。这种盛行风向是指大地形下的盛行风向，而不能按山谷本身局部地形的风向确定。因为山地气流的运动在受山脉阻挡的情况下，会就近改变流向和流速，在山谷内风多数是沿着山谷吹的。然后考虑选择山谷中的收缩部分，这里容易产生狭管效应。而且两侧的山越高，风也越强。同时，由于地形变化剧烈，所以会产生强的风切变和湍流，在选址时应该注意。

图2-2-1　峡谷风电场

图2-2-2　山丘风电场(www.xing528.com)

2.山丘、山脊地形的风电场

对山丘、山脊等隆起地形，主要利用它的高度抬升和它对气流的压缩作用来选择风电机组安装的有利地形。相对于风来说，展宽很长的山脊风速的理论提高量是山前风速的2倍，而圆形山包为1.5倍，这一点可利用风图谱中流体力学和散射试验中试验所适应的数学模型得以认证。孤立的山丘或山峰由于山体较小，因此气流流过山丘时主要形式是绕流运动。同时山丘本身又相当于一个巨大的塔架，是比较理想的风电机组安装场址。国内外研究和观测结果表明，在山丘与盛行风向相切的两侧上半部是最佳场址位置（图2-2-2），这里气流得到最大的加速，其次是山丘的顶部。应避免在整个背风面及山麓选定场址，因为这些区域不但风速明显降低，而且有强的湍流。

3.海陆对风的影响

除山区地形外，在风电机组选址中遇到最多的就是海陆地形。由于海面摩擦阻力比陆地要小，在气压梯度力相同的条件下，低层大气中海面上的风速比陆地上要大。因此各国选择大型风电机组位置有两种：一是选在山顶上，这些站址多数远离电力消耗的集中地；二是选在近海，这里的风能潜力比陆地大50%左右，所以很多国家都在近海建立风电场。

从上面对复杂地形的介绍及分析可以看出，虽然各种地形的风速变化有一定的规律，但做进一步的分析还存在一定的难度。因此，应在当地建立测风塔，利用实际风速和测量值来与原始气象数据比较，做出修正后再确定具体方案。

风电场选址是比较复杂的，考虑的因素也是多方面的，因此在选址中务必要按照程序和技术规则有序进行，以使建设后的风电场达到最好的经济效益。目前风电厂微观选址的软件有WAsP、Wind Farmer、WindPro等，大大地解决了选址的效率问题。但是在风电厂选址过程中的人为参与，尤其是在得到软件的输出结果后的实地落点过程中的机位微调是必不可少的环节。所以熟悉风场宏观选址和微观选址的一些方法对于风电工作者是不可或缺的一门技术。