風電技術之3種方法結合為風電場選址

　　在風電場建設之前,前期的微觀選址工作是關鍵而重要的一步.風電場場址恰當與否直接影響電廠建成投產后的風資源利用率、風電場年發電量以及風電場對周圍環境等的影響。風電場微觀選址工作涉及了氣象、地質、交通、電力等諸多領域，以下簡單從氣象角度論述選址工作的基本方法.
　　(一) 資料分析法
　　首先搜集初選風電場址周圍氣象臺站的歷史觀測數據,主要包括：海拔高度、風速及風向、平均風速及最大風速、氣壓、相對濕度、年降雨量、氣溫及端最高最低氣溫以及災害性天氣發生頻率的統計結果等。
　　此外還應在初選場址內建立測風塔,并進行至少1年以上的觀測，主要測量10m-70m/100m的10分鐘平均風速和風向、日平均氣溫、日最高和最低氣溫、日平均氣壓以及10分鐘脈動風速平均值。這些風速的測量主要是為了根據風機功率曲線計算發電量,并計算場址區域的地表動力學摩擦速度。
　　對測風塔數據進行整理分析，并將附近氣象臺站觀測的風向風速數據訂正到初選場址區域。分析氣象觀測數據及場址地表特征，根據以下條件判斷初選區域是否適宜建立風電場：
1. 初選風電場地區風資源良好，年平均風速大于6.0-7.0m/s，風速年變化相對較小，30m高度處的年有效風力時數在6000小時以上，風功率密度達到250W/m2以上。
2. 初選場址全年盛行風向穩定，主導風向頻率在30%以上。風向穩定可以增大風能的利用率、延長風機的使用壽命。
3. 初選場址湍流強度要小，湍流強度過大會使風機振動受力不均，降低風機使用壽命，甚至會毀壞風機。
4. 初選場址內自然災害發生頻率要低，對于強風暴、沙塵暴、雷暴、地震、泥石流多發地區不適宜建立風電場。
5. 所選風電場內地勢相對平坦，交通便利，風電上網條件較好，并最好遠離自然保護區、人類居住區、候鳥保護區及候鳥遷徙路徑等。
(二) 實際調研
    以上方法主要針對條件較好區域,如果某些地區缺少歷史測風數據，同時地形復雜，不適宜通過臺站觀測數據來訂正到初選場址，可以通過如下方法對場址內風資源情形進行評估：地形地貌特征判別法、植物變形判別法、風成地貌判別法、當地居民調查判別法。
    (三) 微尺度模式的應用
　　隨著數值模擬技術的快速發展,也由于資料分析法在資料的時空分辨率方面具有一定局限性,越來越多的高分辨率氣象模式及流體力學計算軟件被應用到風電場微觀選址工作中.目前，最常用的風電場微觀選址及風資源評估的軟件有：
1. WAsP：WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)軟件由丹麥RISΦ實驗室開發，是基于比較平坦的地形設計的，可以由一個測風觀測塔推算周圍100km2范圍內的風能資源分布。WasP軟件對風能資源評估適用于區域面積小，地形相對平坦地區。
2. WindPro：WindPro軟件是丹麥EMD公司設計的一款用于風電場選址及風資源評估的軟件。考慮初選場址地形、地表粗糙度及障礙物，以及測風塔觀測數據運用WAsP計算風電場范圍內風能資源分布情形，并對風電場內風機排布進行優化選址，同時可以對風機定位工作后產生的噪聲、閃爍及可視區域進行計算。WindPro軟件還可以將場址附近測站長時間序列觀測數據訂正到場址內的觀測點上。由于WindPro采用WAsP來計算風資源分布，該軟件更適宜用于相對平坦地形上的風電場選址及風資源評估。
3. WindSim：WindSim軟件是挪威一家公司設計，基于計算流體力學方法對風電場選址及風資源評估的軟件。WindSim軟件包括六個模塊：地形處理模塊、風場計算模塊、風機位置模塊、流場顯示模塊、風資源計算模塊、年發電量計算模塊。其中，風場計算模塊適用計算流體力學商用軟件Pheonics的結構網格解算器部分。WindSim軟件采用計算流體力學軟件來模擬場址內的風場情形，可以很好的計算出相對復雜地形下的風場分布情況，因此，WindSim軟件可以用于相對復雜地形條件下的風電場選址及風資源。
    在具體微觀選址工作中，上述三種方法應互相結合，以求對擬建風電場的選址給出最恰當的建議，從而發揮氣象部門在風資源開發利用領域中的優勢和作用。