论山地风电场补充测风对优化微观选址的重要作用

四川省能投风电开发有限公司 吴 平

山地风电场在测风阶段一般设置一到两个测风塔，设计单位在进行风机微观选址时通过软件推算每个机位的分布。由于山地风电场地形复杂，往往会会出现实际利用小时数远低于设计利用小时数的机位或片区，严重降低发电企业收益。某省风电开发企业某山二期十万千瓦风电场可研设计阶段1～7号风机区域没有测风塔，该企业召开了专门的风资源论证会，认为1～7号等区域风资源可能相对可研设计存在一定差异，有风速明显低于设计的可能。经会议确定对1～7号、13～15号、27～28号拟新布置风机等区域进行了补充测风。

根据新的补充测风数据，设计单位对可研进行了修编，确定了新的开发方案。确定1～7号区域风资源很差，利用小时不足500小时，该区域没有开发价值；新增加东部片区12台风机纳入项目开发；4个机位风速相对较差，选用扫风面积更大的机型，增加利用小时数；27～28号区域风资源较好，符合原设计，予以保留。

1 某山地风电场补充测风分析

1.1 验证性测风方案

本次研究中重点针对二期验证性测风方案展开分析，测风地点分别为1#～3#、14#～16#、29#～30#：从2016.4.9日开始，选用声雷达设备在海拔高度2328m的位置完成测风，用于验证的机位为14#、15#、16#，验证测风坐标点为东102°0'16.53"、北26°28'37.17"；从2016.4.22日开始选用激光雷达设备在海拔高度2052m的位置完成测风，用于验证的机位为1#、2#，验证测风坐标点为东101°59'6.09"、北26°30'37.15"；从2016.4.25日开始，选用80m高度测风塔设备在海拔高度1967m的位置完成测风，用于验证的机位为29#、30#，验证测风坐标点为东101°57'41.55"、北26°28'33.14"。

1.2 测风设备校验

为保证测风雷达及测风塔所观测数据的可靠性，瑞科科技选取9250#（原0340#）测风塔对雷达观测结果进行校验。进行校验时主要应用到了声雷达设备、激光雷达两项设备：声雷达数据校验结果。在2016.6.1812:00～2016.6.1900:00时间段内偏差仅为0.8%，相关性为0.98，对应的校验风速为7.25；激光雷达数据校验结果。在2016.6.1916:40～2016.6.2000:00时间段内偏差仅为0.5%，相关性为0.99，对应的校验风速为5.44。

1.3 测风数据延长插补

通过分析各站点数据的相关性发现，各验证性测风站点与二期9250#（原0340#）的相关性较好。本次研究中经技术人员分析得出，3个验证性测风点的测风数据与9250#测风数据的相关性介于0.73～0.86之间，相关性尚可。因此将各验证性测风点的短期测风数据延长插补至1完整年，使其满足要求并输入模型计算：9250#、9726#、Z1-激光雷达、Z2-声雷达、Z3-7904#测风站点的附近验证机位点分别为25#/34#/1#、2#/14#、15#、16#/29#、30#；同期风速（80m）分别为6.48/ 5.56/5.2/5.57/5.54；数据完整率分别为100%/ 100%/ 86%/93%/100%；相关性补充风速分别为7.14/5.2/5.0/5.9/5.9。

通过对测量内容进行分析可发现，插补前后各测风站点的风速值相对趋势较为一致，且插补前后各站点的主风向较为一致。值得注意的是，由于本风电项目进度的关系，本次验证性测风的3个站点测风时间仅有1～2个月。验证性测风数据再由2个月延长插补至1年时肯定会产生一定的误差[1]。对此，技术方决定采用合理的相关性推算方法将短期测风结果“定性地”推算至一整年，并以此为依据对CFD风流模型进行了必要的准确性验证。在软件模拟结果的基础上，提出软件计算结果的可靠性及可能存在的风险，并可后续技术处理中在风险区域增补测风塔，降低计算误差。

2 某山地风电场优化微观选址分析

2.1 当前微观选址中前期问题及建议

据技术人员整理发现，当前某山地风电场在进行微观选址前期阶段仍存在一定的不足之处，导致实际的选址工作推进难度加大，对此下面就其存在的问题展开探讨，并于后续给出了比较详细的解决意见如下：

问题。项目区域地形非常复杂，拟选机位点海拔高差较大，风况差异也较大，已有测风塔主要位于主山梁上，侧梁缺乏测风塔，导致软件进行风资源计算时存在一定不确定性。

建议。在侧梁上进行增补测风以降低计算误差和风险：现场校验0335#和0340#两座测风塔并更换新的测风传感器[2]；恢复6168#和7#两座测风塔的运行，使其正常测风；在西侧的侧梁上建议增补Z1、Z2、Z3三座测风塔，东侧的Z4作为选择性的方案（如果该区域的机位取消即不用增补测风）[3]；北侧的7904#测风塔可考虑迁移至需增补的区域继续使用，以降低项目成本；仔细搜集和处理各测风塔的实测数据进行同期对比分析，尽可能插补至一个完整年，进行全场的“多塔综合”计算以降低计算误差。

2.2 优化微观选址具体处理措施

技术人员在某山地风电场进行实地处理微观选址工作时，为进一步优化整体选址工作质量，主要执行了如下工作内容：

某风电场二期北部1#～7#机位从成风条件来看有较大风险，采用补立的7904#测风塔进行验证很有必要。据此设计单位通过7904#测风塔分析，建议取消7个机位年平均风速小于4m/s[4]；设计单位在东部7#测风塔代表区域风选出51#～62#共12个机位，分析7#测风塔年平均风速约6.5m/s，该区域机位总体较好，可作为55#、56#微观选址时重点落实的风能条件；建议对57#西北面山脊及53#北边山脊进行分析研究和现场踏勘，可增加3～4个机位。

对西部位于山脊支脉的机位，由于与主山脊海拔相差较大，成风条件有差异。13#～15#、37#～43#及留给三期工程（约7个机位）的西南部山脊支脉，在无测风塔支撑的情况下存在一定风险[5]。13#机位西面山脚有一期工程正在建设的6个机位，该机位区域无测风塔，目前亦无法进行深入分析。因此建议补立测风塔进行分析研究。若未补立测风塔，应在一期6个机位正常运行后进行深入分析，方能确定二期13#～15#、37#～43#及留给三期工程（约7个机位）的西南部山脊支脉是否可以采用。

对于22#～24#共3个机位，由于按0340#测风塔主导风向有背风现象存在，建议慎重考虑，微观选址重点复核这3个机位处的风向；对于8#、9#机位，以微观选址复核为准；0335#测风塔现位置存在微地形对成风条件的影响，建议移位测风，具体的移动距离及位置坐标点应由测风塔厂家现场分析后确定。

3 效果呈现

项目按照新的可研方案进行实施，经过两年运行后评估，利用小时数从设计最初的1900多小时提升到2400～2600多小时，通过微观选址优化机位，该风电场避免了大量低效资产的产生，效益大幅提升50%以上。此结果充分表明，本次研究中所涉及的一系列补充测风及微观选址工作开展十分有价值，值得在同类型山地风电场建设中推广。

4 结语

山地风电场在选址施工前，首先需全面做好对应的补充测风工作，不仅是为了充分保障风电场在投建运行时的工作效率，对于风电能源的转化率提升也很有成效。此外在进行微观选址之时，匹配的选址工作细节也必须加以关注，从而实现提升风资源开发率的同时，对于发电企业的经济效益增长也可起到促进作用。

表1 调整机位后典型风机实际发电小时数与设计对比统计表