湖北省近地层风切变特征

崔杨 陈正洪 何英杰 孟丹

(1 湖北省气象服务中心，武汉 430205； 2 西安交通大学电气工程学院，西安710049； 3 湖北省气象能源技术开发中心，武汉 430205)

引言

近年来，我国风能资源的集中式开发有效提高了能源替代速度。2016年国家发改委和能源局联合发布的《能源发展“十三五”规划》[1]中指出，我国风电开发将逐步从“三北”地区的集中式开发向用电消纳集中的中东南部分散式风电项目转移。分散式风电项目通常位于低风速地区(低风速是指标准空气密度轮毂高度处年平均风速不高于6.5 m/s，风功率密度不高于320 W/m2的地区[2])，采用高塔筒大叶片风电机组，轮毂高度通常在100 m以上甚至可达150 m。项目整体装机规模较小，一般利用周边已建成测风塔结合再分析资料开展风能资源评估。而前期设立的测风塔离地高度多集中在70 m以下，已无法满足分散式风能资源评价的实际需求。

风切变指数能够衡量风速随垂直高度变化的特征，与区域地形形态、海拔高度、地表粗糙度、天气气候条件等有着直接关系[3]，对于风能资源评估、风机选型、风电场选址等具有重要意义[4]。许杨等[5]利用湖北省丘陵山区的12座70/80 m高测风塔开展风能资源特征分析，并指出风速随高度的变化具有较大的差异性；龚强等[6]利用辽宁省26座10～70/100 m测风塔研究了不同大气稳定度、季节等条件下的近地层风切变特征，结果表明各测风塔年风切变指数变化范围为0.024～0.405；刘敏等[7]利用湖北省3座70 m高测风塔，研究了基于不同下垫面的风速垂直变化特征，结果表明不同地形条件下的风切变指数存在差异性；……