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风能资源的侦察兵—测风塔代表性选址及数量的选择

浏览量:1031  发布时间:2015-09-22

  如果将风电场开发项目比作一场战事,测风工程无疑是个周密安排的军事行动,此时测风塔就成为了行动中至关重要的侦察兵。

  统计分析显示,测风数据10%的误差可能导致风场年产能30%左右的误差,因此,提高测风数据的准确性和可靠性对风场开发具有非常重要的意义。
  根据风电开发的部分行业规范和多年的项目经验,测风塔代表性选址及数量的选择是影响测风数据准确可靠的主要因素。
  一、测风塔代表性选址
  风电场测风塔安装时应设在最能代表风电场风能资源的位置上,需远离高大树木和障碍物,如果测风塔必须位于障碍物附近,则在盛行风向的下风向与障碍物的水平距离不应小于该障碍物高度的10倍处安装,如果测风塔必须设立在树木密集的地方,则至少应高出树木顶端10m。
  对于不同地形,具有代表性的测风塔位置选取方法也不同。
  1、平坦地形
  平坦地形是指在风电场区及周围半径范围5km内其地形高度差小于50m,同时地形最大坡度小于3°的地形。平坦地形在场址范围内同一高度层上风速分布是均匀的,风廓线仅与地面粗糙度有关。根据平坦地形气流运动机理,具有均匀粗糙度的平坦地形在场中央安装测风塔即可。地表粗糙度发生变化时风廓线的形状分为上下两部分,分别对应上、下游地表的风廓线形状,在中间衔接发生急剧变化,测风塔应避开此类地区,在地表粗糙度变化前和变化后分别安装测风塔。对有障碍物时,测风塔安装时应避开盛行风向的上风向,障碍物的外侧和尾流区,防止湍流使得测风数据偏小,失去真实性。
  2、隆升地形
  隆升地形对气流运动产生加速作用,一般在脊峰处气流速度达到最大。在盛行风向吹向隆升地形时,山脚风速最小,山顶风速最大,半山坡的风速趋于中间,一般为了更大程度的利用风能资源,风机排布均布置在山脊上,所以应在山脊顶部安装测风塔,同时该处位置相对于周边区域位置较高,不会因为受到周围山体的遮挡而影响测风数据的真实性。
  3、低凹地形
  由低凹地形的气流运动机理可知,只有在盛行风向与低凹地形的走向一致,低凹地形内的气流方能加速,适宜建设风电场,否则谷内的气流变化较复杂,不宜建设风电场,故应将测风塔设在低凹地形盛行风向的上风入口处,测风数据才具有代表性,然后根据气流运动机理和风速场数学模型估测出其它地段的风速。
  对于比较复杂的地形需要更详细的分析,同时应该根据当地的水文地质资料,测风塔选址应避开土质较松,地下水位较高的地段,防止在施工中发生塌方,出水等安全事故。
  测风塔代表性选址不仅仅只受到地形条件的影响,还受到其他条件的影响与限制,如场地植被、场地建设条件、交通运输条件等。
  1、场地植被
  由于高大植被对风速的阻挡作用,所以测风塔选址应该尽量避免周围有高大的植被,或者位于茂密树林附近,减小对测风塔的湍流扰动和尾流影响。测风塔位置应尽量选在周围无高大植被且粗糙度较一致的开阔地带。
  2、场地建设条件
  80m测风塔安装示意图
  现主流的测风塔高度一般为70m或80m,有4~5层拉线,最外层拉线距中心基础约为40~50m,所以为了保证测风塔有足够的建设场地,测风塔场址应选在场地开阔处,有足够的场地面积进行测风塔的施工建设及材料存放,同时场地的坡度不应太大。若地表有岩石存在,则应做好记录,可能存在人工爆破。
  3、交通运输条件
  便捷的交通运输条件对于测风塔的设备运输安装和施工非常有利,减少了人工搬运的成本与建造时间,所以在测风塔代表性选址时,交通运输条件是不得不考虑的一个因素。
  二、测风塔数量的选择
  对于平坦且场地粗糙度一致的地形而言,只需在场地中央位置设立一座高度不小于以后风场风机轮毂高度的测风塔,若场地有粗糙度发生急剧变化的区域,导致风速发生改变,则应该在变化前后的区域分别设立测风塔测风。对于隆升地形和低凹地形等复杂地形而言,应根据场地大小、主导风向和地形地貌增加测风塔数量,使测风塔所代表区域能够覆盖整个风场。当地形比较复杂时,应在不同地形代表区域进行加密测风,以获得更可靠的风资源数据。
  根据经验,不同地形条件下的测风塔代表性区域参考范围:
  平坦地形:粗糙度较一致 5~6km
  较复杂地形:丘陵、起伏山峦或粗糙度变化较大区域 3~4km
  复杂地形:起伏大的山区 2km
  为了能够取得风电工程战事的全面胜利,作为侦察兵的测风塔不仅要单兵作战能力强,还要有数量上的优势,这样才能认清形势把握大局。


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