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海上测风塔基础设计:风能资源评估成果

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:风功率密度等级在国标“风电场风能资源评估方法”中给出了7个级别,具体参数如表1-11所示。对于“发电量初步估算”,根据当地风能资源情况,选择当前成熟的机型初步估算风电场发电量。图1-12和图1-13仅为示例,并不隶属于前述福建某海上风电场的风能资源分析成果。

海上测风塔基础设计:风能资源评估成果

1.评估的参考判据

根据数据处理形成的各种参数,对风电场风能资源进行评估,以判断风电场是否具有开发价值。

功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响,是风电场风能资源的综合指标。风功率密度等级在国标“风电场风能资源评估方法”中给出了7个级别,具体参数如表1-11所示。使用时,应注意表1-11中风速参考值依据的标准条件与风场实际条件的差异,风功率密度等级达到或超过3级风况的风电场才有开发价值。

表1-11 风功率密度等级表[20]

注:1.不同高度的年平均风速参考值是按风切变指数为1/7推算的。
2.与风功率密度上限值对应的年平均风速参考值,按海平面标准大气压及风速频率符合瑞利分布的情况推算。

对于“风向频率及风能密度的方向分布”,风电场内风力发电机组位置的排列取决于风能密度的方向分布。在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向,或两个方向接近相反的主风向。

对于“风速的日变化和年变化”,用各月的风速(或风功率密度)日变化曲线图和全年的风速(或风功率密度)日变化曲线图,与当地同期的电网日负荷曲线对比;风速(或风功率密度)年变化曲线图,与当地同期的电网年负荷曲线对比,两者相一致或接近的部分越多越好,表明风电场发电量与当地负荷相匹配,风电场输出电力的变化接近负荷需求的变化。

对于“湍流强度”,风电场的湍流特征很重要,因为它对风力发电机组性能和寿命有直接影响,当湍流强度大时,会减少输出功率,还可能引起极端荷载,最终削弱和破坏风力发电机组。湍流强度IT值不大于0.12表示湍流相对较小;中等程度湍流的IT值为0.12~0.16;IT值大于0.16表明湍流过大[22]。对风电场而言,湍流强度IT值不宜超过0.16。

对于“发电量初步估算”,根据当地风能资源情况,选择当前成熟的机型初步估算风电场发电量。在扣除空气密度影响、湍流影响、尾流影响、叶片污染、风力发电机组可利用率、场用电和线损、气候影响停机等各种损耗后,风电场年等效满负荷小时数应结合标杆电价核算后若满足投资收益要求才具备较好的开发价值。

对于“其他气象因素”,特殊的天气条件要对风力发电机组提出特殊的要求,会增加成本和运行的困难,如最大风速超过40m/s或极大风速超过60m/s;气温低于-20℃;积雪、积冰;雷暴、盐雾或高温等。

应按照以上主要参数和参考判据,对风电场的风能资源做出综合性评估,并编写风能资源评估报告。

鉴于风资源评估的复杂性和计算量级,一般需要借助于数值分析软件方能完成。目前国际上开发了WAsP、Wind Farmer、WindPRO、WindSIM等多种软件[13]。每一类软件各有所长,在进行风资源评估时可以充分利用这些软件工具。

2.风况图

按照本节相关方法处理好的各种风况参数绘制成风况图。风况图按适用周期主要分为年风况和月风况两大类。下面以我国福建某海上风电场风能资源分析成果为例来进行说明。

(1)年风况主要包含以下图形:

1)全年的风速和风功率密度日变化曲线图,如图1-6所示。

2)风速和风功率密度年变化曲线图,如图1-7所示。

3)全年的风速和风能密度分布直方图,如图1-8所示。

4)全年的风向和风能玫瑰图,如图1-9所示。

(2)月风况主要包含以下图形:

1)各月风速和风功率日变化曲线图。(www.xing528.com)

2)各月风向和风能玫瑰图,如图1-10、图1-11所示。

图1-6 全年的风速和风功率密度日变化曲线

图1-7 风速和风功率密度年变化曲线

图1-8 全年的风速和风能密度分布直方图

图1-9 全年的风向和风能玫瑰图

图1-10 各月风向玫瑰图

图1-11 各月风能玫瑰图

(3)此外,相关长期测站风况也要进行风况图表绘制,主要包括:

1)与风场测风塔同期的风速年变化直方图,示例如图1-12所示。

2)连续20~30年的风速年际变化直方图,示例如图1-13所示。

图1-12和图1-13仅为示例,并不隶属于前述福建某海上风电场的风能资源分析成果。

图1-12 相关长期测站风速年变化直方图

图1-13 相关长期测站连续20~30年风速年际变化直方图

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