四川省能投風(fēng)電開發(fā)有限公司 吳 平

山地風(fēng)電場在測風(fēng)階段一般設(shè)置一到兩個(gè)測風(fēng)塔，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行風(fēng)機(jī)微觀選址時(shí)通過軟件推算每個(gè)機(jī)位的分布。由于山地風(fēng)電場地形復(fù)雜，往往會(huì)會(huì)出現(xiàn)實(shí)際利用小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)利用小時(shí)數(shù)的機(jī)位或片區(qū)，嚴(yán)重降低發(fā)電企業(yè)收益。某省風(fēng)電開發(fā)企業(yè)某山二期十萬千瓦風(fēng)電場可研設(shè)計(jì)階段1～7號(hào)風(fēng)機(jī)區(qū)域沒有測風(fēng)塔，該企業(yè)召開了專門的風(fēng)資源論證會(huì)，認(rèn)為1～7號(hào)等區(qū)域風(fēng)資源可能相對(duì)可研設(shè)計(jì)存在一定差異，有風(fēng)速明顯低于設(shè)計(jì)的可能。經(jīng)會(huì)議確定對(duì)1～7號(hào)、13～15號(hào)、27～28號(hào)擬新布置風(fēng)機(jī)等區(qū)域進(jìn)行了補(bǔ)充測風(fēng)。

根據(jù)新的補(bǔ)充測風(fēng)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)單位對(duì)可研進(jìn)行了修編，確定了新的開發(fā)方案。確定1～7號(hào)區(qū)域風(fēng)資源很差，利用小時(shí)不足500小時(shí)，該區(qū)域沒有開發(fā)價(jià)值；新增加?xùn)|部片區(qū)12臺(tái)風(fēng)機(jī)納入項(xiàng)目開發(fā)；4個(gè)機(jī)位風(fēng)速相對(duì)較差，選用掃風(fēng)面積更大的機(jī)型，增加利用小時(shí)數(shù)；27～28號(hào)區(qū)域風(fēng)資源較好，符合原設(shè)計(jì)，予以保留。

1 某山地風(fēng)電場補(bǔ)充測風(fēng)分析

1.1 驗(yàn)證性測風(fēng)方案

本次研究中重點(diǎn)針對(duì)二期驗(yàn)證性測風(fēng)方案展開分析，測風(fēng)地點(diǎn)分別為1#～3#、14#～16#、29#～30#：從2016.4.9日開始，選用聲雷達(dá)設(shè)備在海拔高度2328m的位置完成測風(fēng)，用于驗(yàn)證的機(jī)位為14#、15#、16#，驗(yàn)證測風(fēng)坐標(biāo)點(diǎn)為東102°0'16.53"、北26°28'37.17"；從2016.4.22日開始選用激光雷達(dá)設(shè)備在海拔高度2052m的位置完成測風(fēng)，用于驗(yàn)證的機(jī)位為1#、2#，驗(yàn)證測風(fēng)坐標(biāo)點(diǎn)為東101°59'6.09"、北26°30'37.15"；從2016.4.25日開始，選用80m高度測風(fēng)塔設(shè)備在海拔高度1967m的位置完成測風(fēng)，用于驗(yàn)證的機(jī)位為29#、30#，驗(yàn)證測風(fēng)坐標(biāo)點(diǎn)為東101°57'41.55"、北26°28'33.14"。

1.2 測風(fēng)設(shè)備校驗(yàn)

為保證測風(fēng)雷達(dá)及測風(fēng)塔所觀測數(shù)據(jù)的可靠性，瑞科科技選取9250#（原0340#）測風(fēng)塔對(duì)雷達(dá)觀測結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)。進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)主要應(yīng)用到了聲雷達(dá)設(shè)備、激光雷達(dá)兩項(xiàng)設(shè)備：聲雷達(dá)數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果。在2016.6.1812:00～2016.6.1900:00時(shí)間段內(nèi)偏差僅為0.8%，相關(guān)性為0.98，對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)風(fēng)速為7.25；激光雷達(dá)數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果。在2016.6.1916:40～2016.6.2000:00時(shí)間段內(nèi)偏差僅為0.5%，相關(guān)性為0.99，對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)風(fēng)速為5.44。

1.3 測風(fēng)數(shù)據(jù)延長插補(bǔ)

通過分析各站點(diǎn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，各驗(yàn)證性測風(fēng)站點(diǎn)與二期9250#（原0340#）的相關(guān)性較好。本次研究中經(jīng)技術(shù)人員分析得出，3個(gè)驗(yàn)證性測風(fēng)點(diǎn)的測風(fēng)數(shù)據(jù)與9250#測風(fēng)數(shù)據(jù)的相關(guān)性介于0.73～0.86之間，相關(guān)性尚可。因此將各驗(yàn)證性測風(fēng)點(diǎn)的短期測風(fēng)數(shù)據(jù)延長插補(bǔ)至1完整年，使其滿足要求并輸入模型計(jì)算：9250#、9726#、Z1-激光雷達(dá)、Z2-聲雷達(dá)、Z3-7904#測風(fēng)站點(diǎn)的附近驗(yàn)證機(jī)位點(diǎn)分別為25#/34#/1#、2#/14#、15#、16#/29#、30#；同期風(fēng)速（80m）分別為6.48/ 5.56/5.2/5.57/5.54；數(shù)據(jù)完整率分別為100%/ 100%/ 86%/93%/100%；相關(guān)性補(bǔ)充風(fēng)速分別為7.14/5.2/5.0/5.9/5.9。

通過對(duì)測量內(nèi)容進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，插補(bǔ)前后各測風(fēng)站點(diǎn)的風(fēng)速值相對(duì)趨勢較為一致，且插補(bǔ)前后各站點(diǎn)的主風(fēng)向較為一致。值得注意的是，由于本風(fēng)電項(xiàng)目進(jìn)度的關(guān)系，本次驗(yàn)證性測風(fēng)的3個(gè)站點(diǎn)測風(fēng)時(shí)間僅有1～2個(gè)月。驗(yàn)證性測風(fēng)數(shù)據(jù)再由2個(gè)月延長插補(bǔ)至1年時(shí)肯定會(huì)產(chǎn)生一定的誤差[1]。對(duì)此，技術(shù)方?jīng)Q定采用合理的相關(guān)性推算方法將短期測風(fēng)結(jié)果“定性地”推算至一整年，并以此為依據(jù)對(duì)CFD風(fēng)流模型進(jìn)行了必要的準(zhǔn)確性驗(yàn)證。在軟件模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出軟件計(jì)算結(jié)果的可靠性及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并可后續(xù)技術(shù)處理中在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域增補(bǔ)測風(fēng)塔，降低計(jì)算誤差。

2 某山地風(fēng)電場優(yōu)化微觀選址分析

2.1 當(dāng)前微觀選址中前期問題及建議

據(jù)技術(shù)人員整理發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前某山地風(fēng)電場在進(jìn)行微觀選址前期階段仍存在一定的不足之處，導(dǎo)致實(shí)際的選址工作推進(jìn)難度加大，對(duì)此下面就其存在的問題展開探討，并于后續(xù)給出了比較詳細(xì)的解決意見如下：

問題。項(xiàng)目區(qū)域地形非常復(fù)雜，擬選機(jī)位點(diǎn)海拔高差較大，風(fēng)況差異也較大，已有測風(fēng)塔主要位于主山梁上，側(cè)梁缺乏測風(fēng)塔，導(dǎo)致軟件進(jìn)行風(fēng)資源計(jì)算時(shí)存在一定不確定性。

建議。在側(cè)梁上進(jìn)行增補(bǔ)測風(fēng)以降低計(jì)算誤差和風(fēng)險(xiǎn)：現(xiàn)場校驗(yàn)0335#和0340#兩座測風(fēng)塔并更換新的測風(fēng)傳感器[2]；恢復(fù)6168#和7#兩座測風(fēng)塔的運(yùn)行，使其正常測風(fēng)；在西側(cè)的側(cè)梁上建議增補(bǔ)Z1、Z2、Z3三座測風(fēng)塔，東側(cè)的Z4作為選擇性的方案（如果該區(qū)域的機(jī)位取消即不用增補(bǔ)測風(fēng)）[3]；北側(cè)的7904#測風(fēng)塔可考慮遷移至需增補(bǔ)的區(qū)域繼續(xù)使用，以降低項(xiàng)目成本；仔細(xì)搜集和處理各測風(fēng)塔的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行同期對(duì)比分析，盡可能插補(bǔ)至一個(gè)完整年，進(jìn)行全場的“多塔綜合”計(jì)算以降低計(jì)算誤差。

2.2 優(yōu)化微觀選址具體處理措施

技術(shù)人員在某山地風(fēng)電場進(jìn)行實(shí)地處理微觀選址工作時(shí)，為進(jìn)一步優(yōu)化整體選址工作質(zhì)量，主要執(zhí)行了如下工作內(nèi)容：

某風(fēng)電場二期北部1#～7#機(jī)位從成風(fēng)條件來看有較大風(fēng)險(xiǎn)，采用補(bǔ)立的7904#測風(fēng)塔進(jìn)行驗(yàn)證很有必要。據(jù)此設(shè)計(jì)單位通過7904#測風(fēng)塔分析，建議取消7個(gè)機(jī)位年平均風(fēng)速小于4m/s[4]；設(shè)計(jì)單位在東部7#測風(fēng)塔代表區(qū)域風(fēng)選出51#～62#共12個(gè)機(jī)位，分析7#測風(fēng)塔年平均風(fēng)速約6.5m/s，該區(qū)域機(jī)位總體較好，可作為55#、56#微觀選址時(shí)重點(diǎn)落實(shí)的風(fēng)能條件；建議對(duì)57#西北面山脊及53#北邊山脊進(jìn)行分析研究和現(xiàn)場踏勘，可增加3～4個(gè)機(jī)位。

對(duì)西部位于山脊支脈的機(jī)位，由于與主山脊海拔相差較大，成風(fēng)條件有差異。13#～15#、37#～43#及留給三期工程（約7個(gè)機(jī)位）的西南部山脊支脈，在無測風(fēng)塔支撐的情況下存在一定風(fēng)險(xiǎn)[5]。13#機(jī)位西面山腳有一期工程正在建設(shè)的6個(gè)機(jī)位，該機(jī)位區(qū)域無測風(fēng)塔，目前亦無法進(jìn)行深入分析。因此建議補(bǔ)立測風(fēng)塔進(jìn)行分析研究。若未補(bǔ)立測風(fēng)塔，應(yīng)在一期6個(gè)機(jī)位正常運(yùn)行后進(jìn)行深入分析，方能確定二期13#～15#、37#～43#及留給三期工程（約7個(gè)機(jī)位）的西南部山脊支脈是否可以采用。

對(duì)于22#～24#共3個(gè)機(jī)位，由于按0340#測風(fēng)塔主導(dǎo)風(fēng)向有背風(fēng)現(xiàn)象存在，建議慎重考慮，微觀選址重點(diǎn)復(fù)核這3個(gè)機(jī)位處的風(fēng)向；對(duì)于8#、9#機(jī)位，以微觀選址復(fù)核為準(zhǔn)；0335#測風(fēng)塔現(xiàn)位置存在微地形對(duì)成風(fēng)條件的影響，建議移位測風(fēng)，具體的移動(dòng)距離及位置坐標(biāo)點(diǎn)應(yīng)由測風(fēng)塔廠家現(xiàn)場分析后確定。

3 效果呈現(xiàn)

項(xiàng)目按照新的可研方案進(jìn)行實(shí)施，經(jīng)過兩年運(yùn)行后評(píng)估，利用小時(shí)數(shù)從設(shè)計(jì)最初的1900多小時(shí)提升到2400～2600多小時(shí)，通過微觀選址優(yōu)化機(jī)位，該風(fēng)電場避免了大量低效資產(chǎn)的產(chǎn)生，效益大幅提升50%以上。此結(jié)果充分表明，本次研究中所涉及的一系列補(bǔ)充測風(fēng)及微觀選址工作開展十分有價(jià)值，值得在同類型山地風(fēng)電場建設(shè)中推廣。

4 結(jié)語

山地風(fēng)電場在選址施工前，首先需全面做好對(duì)應(yīng)的補(bǔ)充測風(fēng)工作，不僅是為了充分保障風(fēng)電場在投建運(yùn)行時(shí)的工作效率，對(duì)于風(fēng)電能源的轉(zhuǎn)化率提升也很有成效。此外在進(jìn)行微觀選址之時(shí)，匹配的選址工作細(xì)節(jié)也必須加以關(guān)注，從而實(shí)現(xiàn)提升風(fēng)資源開發(fā)率的同時(shí)，對(duì)于發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增長也可起到促進(jìn)作用。

表1 調(diào)整機(jī)位后典型風(fēng)機(jī)實(shí)際發(fā)電小時(shí)數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)比統(tǒng)計(jì)表