重點(diǎn)講解風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法

風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法(GB/T18710-2002)1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了評(píng)估風(fēng)能資源應(yīng)收集的氣象數(shù)據(jù)、測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的處理及主要參數(shù)的計(jì)算方法、風(fēng)功率密度的分級(jí)、評(píng)估風(fēng)能資源的參考判據(jù)、風(fēng)能資源評(píng)估報(bào)告的內(nèi)容和格式本標(biāo)準(zhǔn)適用于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估。2引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。GB/T18709-2002風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量方法3定義本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。風(fēng)場(chǎng)windsite擬進(jìn)行風(fēng)能資源開(kāi)發(fā)利用的場(chǎng)地、區(qū)域或范圍。風(fēng)電場(chǎng)windfarm由一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組群組成的電站。風(fēng)功率密度windpowerdensity與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的功率。風(fēng)能密度windenergydensity在設(shè)定時(shí)段與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的能量。風(fēng)速windspeed空間特定點(diǎn)的風(fēng)速為該點(diǎn)周圍氣體微團(tuán)的移動(dòng)速度。平均風(fēng)速averagewindspeed給定時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)風(fēng)速的平均值，給定時(shí)間從幾秒到數(shù)年不等最大風(fēng)速maximumwindspeed10min平均風(fēng)速的最大值。極大風(fēng)速extremewindspeed瞬時(shí)風(fēng)速的最大值。風(fēng)速分布windspeeddistribution用于描述連續(xù)時(shí)限內(nèi)風(fēng)速概率分布的分布函數(shù)。威布爾分布Weibulldistribution經(jīng)常用于風(fēng)速的概率分布函數(shù)，分布函數(shù)取決于兩個(gè)參數(shù)，控制分布寬度的形狀參數(shù)和控制平均風(fēng)速分布的尺度參數(shù)。瑞利分布Rayleighdistribution經(jīng)常用于風(fēng)速的概率分布函數(shù).分布函數(shù)取決于一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，即控制平均風(fēng)速分布的尺度參數(shù)。注:瑞利分布是形狀參數(shù)等于2的威布爾分布。日變化diurnalvariation以日為基數(shù)發(fā)生的變化。月或年的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化是求出一個(gè)月或一年內(nèi)。每日同一鐘點(diǎn)風(fēng)速的月平均值或年平均值，得到。點(diǎn)到23點(diǎn)的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）變化。年變化annualvariation以年為基數(shù)發(fā)生的變化。風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）年變化是從1月到12月的月平均風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）變化。年際變化interannualvariation以30年為基數(shù)發(fā)生的變化。風(fēng)速年際變化是從第1年到第30年的年平均風(fēng)速變化。風(fēng)切變windshear風(fēng)速在垂直于風(fēng)向平面內(nèi)的變化。風(fēng)切變冪律powerlawforwindshear表示風(fēng)速隨離地面高度以冪定律關(guān)系變化的數(shù)學(xué)式。3.17風(fēng)切變指數(shù)windshearexponent通常用于描述風(fēng)速剖面線形狀的冪定律指數(shù)。湍流強(qiáng)度turbulenceintensity風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均風(fēng)速的比率。用同一組測(cè)量數(shù)據(jù)和規(guī)定的周期進(jìn)行計(jì)算。輪毅高度hubheight從地面到風(fēng)輪掃掠面中心的高度。4測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)要求4.1風(fēng)場(chǎng)附近氣象站、海洋站等長(zhǎng)期測(cè)站的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)4.1.1在收集長(zhǎng)期測(cè)站的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)對(duì)站址現(xiàn)狀和過(guò)去的變化情況進(jìn)行考察，包括觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)的測(cè)風(fēng)儀型號(hào)、安裝高度和周圍障礙物情況（如樹(shù)木和建筑物的高度，與測(cè)風(fēng)桿的距離等），以及建站以來(lái)站址、測(cè)風(fēng)儀器及其安裝位T.周圍環(huán)境變動(dòng)的時(shí)間和情況等。注：氣象部門和海洋站保存有規(guī)范的測(cè)風(fēng)記錄標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)高度距離地面10m。1970年以后主要采用EL自記風(fēng)速儀，以正點(diǎn)前10mm測(cè)量的風(fēng)速平均值代表這一個(gè)小時(shí)的平均風(fēng)速。年平均風(fēng)速是全年逐小時(shí)風(fēng)速的平均值。4.1.2應(yīng)收集長(zhǎng)期測(cè)站以下數(shù)據(jù)：a） 有代表性的連續(xù)30年的逐年平均風(fēng)速和各月平均風(fēng)速。注：應(yīng)分析由于氣象站的各種變化對(duì)風(fēng)速記錄數(shù)據(jù)的影響。b） 與風(fēng)場(chǎng)測(cè)站同期的逐小時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。c） 累年平均氣溫和氣壓數(shù)據(jù)。d）建站以來(lái)記錄到的最大風(fēng)速、極大風(fēng)速及其發(fā)生的時(shí)間和風(fēng)向、極端氣溫、每年出現(xiàn)雷暴日數(shù)、積冰日數(shù)、凍土深度、積雪深度和侵蝕條件（沙塵、鹽霧）等。注：本標(biāo)準(zhǔn)中逐小時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和氣壓數(shù)據(jù)分別是每個(gè)小時(shí)的平均風(fēng)速、出現(xiàn)頻率最大的風(fēng)向平均溫度和平均氣壓。4.2風(fēng)場(chǎng)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)應(yīng)按照GB/T18709的規(guī)定進(jìn)行側(cè)風(fēng)，獲取風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和標(biāo)準(zhǔn)偏差的實(shí)測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，極大風(fēng)速及其風(fēng)向。5測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理5.1總則測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理包括對(duì)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、訂正，并計(jì)算評(píng)估風(fēng)能資源所需要的參數(shù)。5.2數(shù)據(jù)驗(yàn)證5.2.1目的數(shù)據(jù)驗(yàn)證是檢查風(fēng)場(chǎng)測(cè)風(fēng)獲得的原始數(shù)據(jù)，對(duì)其完整性和合理性進(jìn)行判斷，檢驗(yàn)出不合理的數(shù)據(jù)和缺測(cè)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理，整理出至少連續(xù)一年完整的風(fēng)場(chǎng)逐小時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。5.2.2數(shù)據(jù)檢驗(yàn)5.2.2.1完整性檢驗(yàn)a） 數(shù)量：數(shù)據(jù)數(shù)量應(yīng)等于預(yù)期記錄的數(shù)據(jù)數(shù)量。b） 時(shí)間順序：數(shù)據(jù)的時(shí)間順序應(yīng)符合預(yù)期的開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間，中間應(yīng)連續(xù)。5.2.2.2合理性檢驗(yàn)a） 范圍檢驗(yàn)，主要參數(shù)的合理范圍參考值見(jiàn)表1。b） 相關(guān)性檢驗(yàn)，主要參數(shù)的合理相關(guān)性參考值見(jiàn)表2。c） 趨勢(shì)檢驗(yàn)，主要參數(shù)的合理變化趨勢(shì)參考值見(jiàn)表3。表1主要唇致色合理范圍募等值合堪思用平均風(fēng)零虞小時(shí)平均值《叫mW傳小時(shí)平均值―商平均T茨（■意平面s&4kPi<^fl^T均值kPa表？主要參數(shù)的合理相關(guān)性費(fèi)獨(dú)冬弄衲關(guān)榨5nrp^fl皿商由小時(shí)平冷鳳諺券訪V土<1啊/早弱m，l0M商度小時(shí)平商風(fēng)語(yǔ)紫01洲nvWm商理SUR推值<22.5["主喂暮數(shù)啊合理空化&甥券與伯主肆瓶]~ ,「一 樣用煲化理房]L甲崢誡招弛比*3mAit<5C3金平均氣侄蜜光<LkF*ii.昌址/靛果件改說(shuō)業(yè)化很大,三個(gè)寰中所獨(dú)#數(shù)倦圖伊險(xiǎn)嚓射#壽-在羸也|域41施圍g打豈相刑當(dāng)她說(shuō)脫1?點(diǎn)斌H竹析劌原“5.2.3不合理數(shù)據(jù)和缺測(cè)數(shù)據(jù)的處理5.2.3.1檢驗(yàn)后列出所有不合理的數(shù)據(jù)和缺測(cè)的數(shù)據(jù)及其發(fā)生的時(shí)間。5.2.3.2對(duì)不合理數(shù)據(jù)再次進(jìn)行判別，挑出符合實(shí)際情況的有效數(shù)據(jù)?；貧w原始數(shù)據(jù)組。5.2.3.3將備用的或可供參考的傳感器同期記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析處理，替換已確認(rèn)為無(wú)效的數(shù)據(jù)或填補(bǔ)缺測(cè)的數(shù)據(jù)。5.2.4計(jì)算測(cè)風(fēng)有效數(shù)據(jù)的完整率，有效數(shù)據(jù)完整率應(yīng)達(dá)到90%。有效數(shù)據(jù)完整率按式（1）計(jì)算：礎(chǔ)螂刑率「迪目-處臂［無(wú)忡據(jù)福X咿『5（W■l4PiJ怒w式中土應(yīng)潮敢日——?jiǎng)】悠陂g小時(shí)缺、柢斡數(shù)目沒(méi)有記泉到的小時(shí)平均匝散目#.無(wú)效塑脂岐日敬樁合怦的心時(shí)平均值牧目.5.2.5驗(yàn)證結(jié)果經(jīng)過(guò)各種檢驗(yàn)，剔除掉無(wú)效數(shù)據(jù)，替換上有效數(shù)據(jù)，整理出至少連續(xù)一年的風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)逐小時(shí)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，并注明這套數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)完整率。編寫數(shù)據(jù)驗(yàn)證報(bào)告，對(duì)確認(rèn)為無(wú)效數(shù)據(jù)的原因應(yīng)注明，替換的數(shù)值應(yīng)注明來(lái)源此外，宜包括實(shí)測(cè)的逐小時(shí)平均氣溫（可選）和逐小時(shí)平均氣壓（可選）。5.3數(shù)據(jù)訂正5.3.1目的數(shù)據(jù)訂正是根據(jù)風(fēng)場(chǎng)附近長(zhǎng)期測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，將驗(yàn)證后的風(fēng)場(chǎng)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)訂正為一套反映風(fēng)場(chǎng)長(zhǎng)期平均水平的代表性數(shù)據(jù)，即風(fēng)場(chǎng)測(cè)風(fēng)高度上代表年的逐小時(shí)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)。5.3.2當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)期測(cè)站宜具備以下條件才可將風(fēng)場(chǎng)短期數(shù)據(jù)訂正為長(zhǎng)期數(shù)據(jù)：a） 同期測(cè)風(fēng)結(jié)果的相關(guān)性較好；b） 具有30年以上規(guī)范的測(cè)風(fēng)記錄；c） 與風(fēng)場(chǎng)具有相似的地形條件；d） 距離風(fēng)場(chǎng)比較近。5.3.3應(yīng)收集的長(zhǎng)期測(cè)站有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)4.1.2。5.3.4數(shù)據(jù)訂正的方法見(jiàn)附錄A。5.4數(shù)據(jù)處理5.4.1目的將訂正后的數(shù)據(jù)處理成評(píng)估風(fēng)場(chǎng)風(fēng)能資源所需要的各種參數(shù)，包括不同時(shí)段的平均風(fēng)速和風(fēng)功率密度、風(fēng)速頻率分布和風(fēng)能頻率分布、風(fēng)向頻率和風(fēng)能密度方向分布、風(fēng)切變指數(shù)和湍流強(qiáng)度等。5.4.2平均風(fēng)速和風(fēng)功率密度月平均、年平均；各月同一鐘點(diǎn)（每日0點(diǎn)~23點(diǎn)）平均、全年同一鐘點(diǎn)平均。風(fēng)功率密度的計(jì)算方法見(jiàn)附錄B1。5.4.3風(fēng)速和風(fēng)能頻率分布以1m/s為一個(gè)風(fēng)速區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)風(fēng)速區(qū)間內(nèi)風(fēng)速和風(fēng)能出現(xiàn)的頻率。每個(gè)風(fēng)速區(qū)間的數(shù)字代表中間值，如5m/s風(fēng)速區(qū)間為4.6m/s-5?5m/s。5.4.4風(fēng)向頻率及風(fēng)能密度方向分布計(jì)算出在代表16個(gè)方位的扇區(qū)內(nèi)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率和風(fēng)能密度方向分布。風(fēng)能密度方向分布為全年各扇區(qū)的風(fēng)能密度與全方位總風(fēng)能密度的百分比風(fēng)能密度的計(jì)算方法見(jiàn)附錄B2。注：出現(xiàn)頻率最高的風(fēng)向可能由于風(fēng)速小，不一定是風(fēng)能密度最大的方向。5.4.5風(fēng)切變指數(shù)推薦用冪定律擬合，風(fēng)切變冪律公式和風(fēng)切變指數(shù)的計(jì)算方法見(jiàn)附錄B3。如果沒(méi)有不同高度的實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)切變指數(shù)a取注：近地層任意高度的風(fēng)速，可以根據(jù)風(fēng)切變指數(shù)和儀器安裝高度測(cè)得的風(fēng)速推算出來(lái)。估算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量時(shí)需要推算出輪毅高度處的風(fēng)況。5.46湍流強(qiáng)度風(fēng)能資源評(píng)估中采用的湍流指標(biāo)是水平風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差，再根據(jù)相同時(shí)段的平均風(fēng)速計(jì)算出湍流強(qiáng)度（I）。5.4.6.1湍流強(qiáng)度的計(jì)算方法見(jiàn)附錄B中的B4。5.4.6.2逐小時(shí)湍流強(qiáng)度逐小時(shí)湍流強(qiáng)度是以1h內(nèi)最大的10min湍流強(qiáng)度作為該小時(shí)的代表值。5.4.7訂正后的風(fēng)況數(shù)據(jù)報(bào)告格式（示例）見(jiàn)附錄C。6風(fēng)能資源評(píng)估的參考判據(jù)6.1編制風(fēng)況圖表將5.4條中處理好的各種風(fēng)況參數(shù)繪制成圖形。主要分為年風(fēng)況和月風(fēng)況兩大類。風(fēng)況圖格式（示例）見(jiàn)附錄Do6.1.1年風(fēng)況a） 全年的風(fēng)速和風(fēng)功率日變化曲線圖；b） 風(fēng)速和風(fēng)功率的年變化曲線圖；c） 全年的風(fēng)速和風(fēng)能頻率分布直方圖；d） 全年的風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖。6.1.2月風(fēng)況a） 各月的風(fēng)速和風(fēng)功率日變化曲線圖；b） 各月的風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖。6.1.3相關(guān)長(zhǎng)期測(cè)站風(fēng)況a） 與風(fēng)場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔同期的風(fēng)速年變化直方圖；b） 連續(xù)2。年一30年的風(fēng)速年際變化直方圖。注：將各種風(fēng)況參數(shù)繪制成圖形能夠更直觀地看出風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)能的變化，便于和當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件、電力負(fù)荷曲線等比較，判斷是否有利于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的排列、風(fēng)電場(chǎng)輸出電力的變化是否接近負(fù)荷需求的變化等。風(fēng)功率密度蘊(yùn)含風(fēng)速、風(fēng)速分布和空氣密度的影響，是風(fēng)場(chǎng)風(fēng)能資源的綜合指標(biāo)，風(fēng)功率密度等級(jí)見(jiàn)表4。應(yīng)注意表4中風(fēng)速參考值依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)條件(見(jiàn)表4的注1、注2)與風(fēng)場(chǎng)實(shí)際條件的差別。表4嫩功率密度萼級(jí)表四功中等受IBni高度Mm商坡SOffl高度應(yīng)用于共網(wǎng)風(fēng)力段電詢度RW知H年平均風(fēng)速拿考佰Um」密度河尊年平均反魘富君值?(m■!)RjJbT密度Z(W/m!>年平均機(jī)攜喜老匣Te.s)\<]Ofi44<16<15-1<2^□-SZ1叫?拓口5.1】折■趴口5tP洲?料6.4315(^2005-6氏5抑T的7.0/好—42的-西06,03加F007,04做、5叩F.>5瀕WQ$.4網(wǎng)7羽7-45?j^00舄(：7.0獺?540K260(—SOO艮871皿~]000土1fiiO—1和61L。瀕?20<H>1L$注!木同高戡的年軍均域世卷號(hào)值是按虬切業(yè)措敷為1〃推鼻斜L2勺同助審宿度」.限值婦岐的"吧均昆it帝考值，責(zé)海平的轍在K氣匝及映強(qiáng)甄率循臺(tái)■利分市的洲責(zé)推#6.2.2風(fēng)向頻率及風(fēng)能密度方向分布風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組位置的排列取決于風(fēng)能密度方向分布和地形的影響。在風(fēng)能玫瑰圖上最好有一個(gè)明顯的主導(dǎo)風(fēng)向，或兩個(gè)方向接近相反的主風(fēng)向。在山區(qū)主風(fēng)向與山脊走向垂直為最好。用各月的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖和全年的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖，與同期的電網(wǎng)日負(fù)荷曲線對(duì)比；風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）年變化曲線圖，與同期的電網(wǎng)年負(fù)荷曲線對(duì)比，兩者