山地風電場微觀選址過程研究

陳新宇

【摘要】由于山地風電場地形條件復雜，合理分析其風能資源和開展微觀選址工作尤為重要。本文以FL風電場為例，論述了山地風電場風能資源分析和微觀選址需注意的問題，為山地風電場的開發建設提供借鑒。

【關鍵詞】山地風電場；風能資源分析；微觀選址

1、研究背景

近年來，中國風電行業的開發方式由大規模、集中式轉變為小規模、分散式，開發區域也由風能資源較好、地形地貌較簡單的平原地區轉向低風速、地形復雜的山地區域。由于山地的成風機制復雜、風能資源分布差異大等因素，山地風電場的建設需注重測風數據分析、微觀選址方案優化等。

2、風資源分析

2.1 測風塔位置分析

風電場場址區域風能資源的模擬都是基于測風塔實測數據，因此，測風塔的設立位置需具有好的代表性才能真實反映出風電場場址區域的風能資源情況。一般而言，山地風電場測風塔對周邊2km～3km的區域代表性較好，局部山脈走向較為單一、海拔落差較小的區域測風塔代表性較好的區域可適當擴大。

2.2 數據處理與分析

根據統計資料，測風數據10%的誤差很有可能導致風電場近30%的發電量評估誤差，提高測風數據的準確性、可靠性對風電場的開發建設具有非常重要的意義。在測風數據的統計分析和處理過程中，要充分利用同塔不同層數據及不同塔之間的數據分析。同塔不同層、不同塔數據的相互對比分析，可以有效識別一般檢驗方法難以識別的問題數據，通過從不同角度（如風切變、風向差異、方差變化等）驗證不同層數據的變化趨勢情況，從而有效識別問題數據并進行處理。

3、微觀選址

山地風電場場址地形條件復雜，周邊復雜的環境因素會對場址區域的風能資源模擬帶來了較大的誤差。廣西區域目前正在開發的風電場基本上均為山地風電場，其往往具有氣象條件多變、地形復雜、交通條件差、墳地分布較多等特征，微觀選址過程需考慮敏感因素較多，微觀選址過程較為復雜。本文暫以FL風電場為例，論述廣西區域山地風電場微觀選址需注意的問題。

3.1 選址步驟

（1）根據招標確定的風機機型參數，結合場址的地形特點、風能資源成果等擬定風機排布原則及要素：風機間距在主導風向上按距離500m、垂直主導風向上按270m間距考慮（定標機組直徑為111m），盡量充分利用場址，保持尾流損失在10%以下（個別風電量較好的機位可在12%以下），入流角不超過8°、湍流強度不超過0.16，初步擬定一個風機初步排布方案。

（2）根據風機初步排布方案在現場開展風機現場定點，根據擬定的機位周邊的地形地貌、地質條件、吊裝平臺大小、是否有墳墓等，現場舍棄或優化調整風機機位，并記錄該風機點位周邊敏感因素情況，形成現場微調后的風機排布方案。

（3）根據現場微調后的風機排布方案，進行電量、湍流等的重新計算，經風機廠家進行安全性復核、個別機位的經濟性比較等工作后，若部分機位需調整需參考現場記錄情況進行調整，最終確定風機排布方案。

3.2 場址特征

FL風電場位于廣西某縣，場址內山脊或山包高程約490m～900m，海拔落差較大。場址整體地勢為東北部較高，西南部較低，起伏較大，山體自然坡度一般在10°～35°之間，局部較陡（坡度大于35°）。

3.3 風能資源分析

本次收集到FL風電場內一座80m高測風塔2011年11月25日～2013年3月10日時段測風數據，經對測風數據進行數據驗證、處理后，選擇2012年1月至12月一個完整自然年作為風電場的代表年時段。經對該時段的數據進行驗證、數據處理、訂正等分析工作后，測風塔80m高度風速為7.0m/s，風功率密度等級為345W/m3， 風能風向主要集中在SSE及NE方向上，風能資源條件較好，風向較穩定、集中。

3.4 注意事項

（1）安全要求 由于FL風電場海拔落差較大，地形起伏較大，機位最高海拔與最低海拔相差約400m。為使風機輪轂高度的入流角、湍流輕度等滿足定標機型的安全設計要求，保證風電機組的運行安全，在風電場地形起伏較大區域盡量不布置風電機組。

（2）邊坡距離要求 由于風能資源最好的區域一般位于山脊或山頂最高處，考慮到FL風電場山脊較為窄薄，綜合考慮機位點的邊坡情況、邊坡滑落風險及影響程度，結合地質地形勘察情況、風機載荷計算，風機與邊坡的距離至少控制在20m以上。

（3）電量計算折減要求 考慮到本風電場目前僅設立有一座測風塔，根據測風塔的位置、海拔，對測風塔的代表性進行初步評估，認為利用該測風塔對場址區域內的風能資源模擬在高海拔區域會存在一定的誤差。若在與測風塔所處山脊在地形、海拔等差異較小的地方模擬出來的風能資源，與測風塔位置處的風能資源差異較大，則可在該山脊合適位置虛擬一個測風塔，假設該虛擬測風塔與實際測風塔風速情況一致，重新模擬場址區域的風能資源分布情況，前后兩個風能資源模擬成果進行對比分析，并結合山脊海拔、分布等情況，對場址不同區域的區域選取不同的折減值計算發電量。

（4）其他因素 風機機位的選擇，不僅要考慮發電量的好壞程度，還要綜合考慮道路工程量、平臺工程量、集電線路投資等內容，尤其是單臺風機的年等效滿負荷小時數在整場平均之下的風機機位，盡量對這些機位進行單獨的經濟指標測算，綜合比選，擇優選用經濟指標好的作為正式機位。

4、結語

本文論述了山地風電場的風能資源分析過程、微觀選址的方法及需要注意的問題，通過對FL風電場的分析，論述測風塔的使用、風機位的擇優選用等內容，對山地風電場的風能資源分析、微觀選址、建設等提供了一定的參考。

參考文獻：

[1] 陳愛，劉宏昭，等。復雜地形條件下風力及微觀選址。太陽能學報，2012（5）：782-788