較大區域內風資源特性分析

羅芳LUO Fang

（寧夏新能源研究院（有限公司），銀川750001）

1 風速的日變化

寧夏地區風電場風速有明顯的季節性變化，最大風速大多出現在春季3、4、5 月份，最小風速大多出現在秋季9、10 月份。選取大風月（4 月份）和小風月（9 月份），分析各風場日變化曲線之間的關系。

1.1 大風月日風速變化關系

從圖1 可以看出，由于局地氣候和地形的影響，各風場日變化曲線位于平均值上下小范圍浮動，左旗春季處于強大的蒙古高氣壓前緣，是高低氣壓的過渡帶，因此風力較強，大水坑次之，海原和紅寺堡波動幅度較小。

在大風天氣的影響下，各個測風塔4 月份日風速波動趨勢相似，形成一個規律的、連續幾日的風速變化周期，表現出明顯的相關性。如4 月1 日至4 月7 日，4 月18 日至4月22 日，4 月22 日至4 月30 日。在4 月7 日至17 日各風場風速變化無規律，一個地方風速較高，而另一個地方風速較低，沒有相關性。

從表1（a）中可以看出左旗最先受到大風天的影響風速開始增大，依次為紅寺堡、大水坑、海原的風速開始增大；四座測風塔均在4 月4 日和5 日到達一個風段的峰值，風速在19m/s 左右，左旗歷時最長，紅寺堡歷時最短。

從表1（b）中可以看出仍然是左旗受到大風的影響最大，其最先回落到最小值；海原次之，紅寺堡和大水坑也隨后相繼回落。大水坑回落的歷時最長，海原的回落時間最短，從最大風速歷經12 個小時就到達最小風速。在整個大風時段內，大水坑的大風時段周期最長，主要歷經在回落時間內；左旗次之，海原曹洼距受到的影響較弱，整個大風時段歷時最短。

圖1 各測風塔70m 高度4 月份日風速變化曲線匯總圖

圖2 各測風塔70m 高度9 月份日風速變化曲線匯總圖

1.2 小風月日風速變化關系

從圖2 可以看出，在小風天氣的影響下，各測風塔主要受到局地的氣候環境和地形以及日交替變化的影響，故風速呈現出明顯的不相關性。在左旗測風場風速出現峰值的時間段內，是海原曹洼測風場出現風谷的時間段，在紅寺堡測風場風速出現峰值的時間段內，即是大水坑測風場出現風谷的時間段，風資源在整個區域內存在相互補充的關系。其在9 月1 日至23 日之間各測風塔的平均風速在3.12m/s（大水坑風電場）到6.32m/s（左旗測風塔）之間，平均風速相差3.2m/s，各風場月平均風速差異較大，日變化曲線明顯具有不相關性，且單個風場的變化波動幅值較大。

表1 各測風塔大風月份（4 月）大風天氣風速變化

圖3 各測風塔70m 高度10 分鐘平均風速的變化率

2 各測風塔10 分鐘平均風速的變化率

從圖3 可以看出，各測風塔70m 高度10 分鐘平均風速的變化率在0～10%之間的概率為67～81%；在10～20%之間的概率為14～24%；在20%以上的概率為4～7%，即10分鐘平均風速的變化主要集中在0～20%之間。

3 各測風塔10 分鐘平均風速分布

表2 各測風塔10 分鐘平均風速分布百分比

表2 是各測風塔10 分鐘平均風速分布所占的百分比例，從表中可以看出，風速主要分布在3～10m/s 之間，其中3～7m/s 之間所占的比例最大，一年中小風的比例在9～23%之間，即各測風點一年（8760 小時）有788 小時至2015 小時處于風電機組切入風速以下。一年中風速≥12m/s 的比例為4～11%，即各測風點一年（8760 小時）有350 小時至964 小時處于風電機組額定風速以上。

表3 整個測風區域10 分鐘平均風速分布百分比

表3 是四座測風塔同時滿足風速區間的百分比，從表中可以看出，4 個地區的風速同時處于切入風速以下的百分比是1.27%。4 個地區的風速同時處于12m/s 以上且不超過切出風速的比例為0.56%，也即全年共有49個小時整個測風區域的風場可以達到滿發。根據計算同時滿足風速≥12m/s 的時段主要分布在3 月、4 月和5 月份，占30 個小時，其余19 個小時分布在6 月、7 月和11月份。

4 結論

從以上分析可以得出如下結論：

①風速在大風天氣時段，區域內風速變化具有明顯的相關性；風速在小風天氣時段，區域內風速的變化具有明顯的不相關性。

②由于風電場之間的地理分散效應，不同位置風電場的風峰和風谷到達時間不同。

③多個風電場同時處于小風（低于風電機組切入風速）的時段全年所占比例低，約為1.27%。多個風電場同時處于大風（風電機組額定風速-切出風速）的時段全年所占比例極低，約為0.56%。