探討基于風電場后評價的 風能資源評估不確定度研究與應用

探討基于風電場后評價的風能資源評估不確定度研究與應用摘要：風能資源具有清潔、可再生的優(yōu)勢，隨著世界能源逐漸短缺，化石燃料導致的污染嚴重化，風能受到越來越多的重視，許多國家已開始致力于這一清潔能源的開發(fā)。幾十年以前，大多數(shù)的風力發(fā)電場只是以小范圍零星布局的形式存在。隨著科學技術的進步，風力發(fā)電場面積增大，發(fā)電場裝機數(shù)量增多。隨著我國風電裝機容量的快速增長，部分新建風電場發(fā)電量等效滿發(fā)小時數(shù)與設計預期值相差甚遠，已逐漸影響了風電場開發(fā)商的投資信心，給風電行業(yè)的發(fā)展帶來了很大的隱患。關鍵詞：風電場后評價的風能資源評估不確定度；應用；為了預測風電場的電力輸出，使用準確的方法評估風電場的風能資源是十分但是風電場的建成，即風電機的引入會影響近地面層的風速。因此會造成資源評估的較大差異，在進行風能資源評估時必須考慮風電場的影響。一、概述風能資源是自然資源中的一種，屬于可再生資源的范疇?？紤]到資源應該是峰值區(qū)域一。二、風電場對風能資源影響非均勻下墊面影響。通常非均勻下墊面主要是指地表非均勻，包括地表動力和熱力非均勻作用。動力非均勻作用是由地表粗糙度改變所引起的，如光滑地表到粗糙地表。在中性大氣條件下，氣流從一種粗糙度表面（風電場建場前）躍變到另一種粗糙度表面（風電場建成）的過程中，新下墊面的強制作用將調(diào)整原因而在新表面上空形成一個厚度逐漸加大的新邊界層，最后形成適應新下墊面的邊界層。在這一過程的初始和中期階段形成的新邊界層為內(nèi)邊界層。適用于風電場內(nèi)部適應新下墊面的邊界層，沒有研究內(nèi)邊界層對風電場迎風一側(cè)邊緣區(qū)域風速的影響，風電場風電機陣列之后電力輸出達到穩(wěn)定。風切變測量高度差的影響。由于風在豎直方向上存在切變，必須考慮目標站與參考站測風數(shù)據(jù)的采集高度差。氣象站測風高度一般為地面高度１０ｍ；測風塔一般有多個測風高度，而風電機組輪轂高度一般為７０ｍ及以上。若簡單地使用參考氣象站測風高度的風速和測風塔風電機組輪轂高度的風速建立關聯(lián)，會造成站間風速的相關系數(shù)較小且預測誤差較大。針對這個問題，需要在ＭＣＰ過程中引入風切變指數(shù)，通過目標風電場測風塔各高度的短期風速分布擬合得到各高度間風速切變指數(shù)，或通過各高度平均風速擬合得到風速分布隨海拔高度的變根據(jù)所使用的短期數(shù)據(jù)形式可以將關聯(lián)模型分為散點擬合模型和概率分布模型，概率分布模型又可分為聯(lián)合概率密度分布模型與分布函數(shù)關系模型兩類。風向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)的情況下，使用矩陣法可以很好地提高預測準確度。但是在進行扇區(qū)數(shù)據(jù)剔除時，易忽略所含數(shù)據(jù)數(shù)量小但數(shù)值大的扇區(qū)。所以在進行數(shù)據(jù)剔除時，可以將每個風向扇區(qū)中目標站風速對應的風功率數(shù)據(jù)作為權(quán)重，將風功率之和及風速之和均最小的若干扇區(qū)數(shù)據(jù)剔除；保留數(shù)量少但是風功率總和較大的矩陣元素。三、后評價與不確定度風電場發(fā)電量后評價是風電工程項目執(zhí)行過程中很重要的一方面，是將風電場實際發(fā)電量與設計目標值進行比對分析的一個評價過程。其中發(fā)電量設計目標值的確定是需得到足夠重視的，其估算存在著一定的不確定度，估算的好壞直接影響后評價的效果，因此在設計工作中應對不確定度進行詳細分析。不確定度主要來源于以下兩個方面：影響年平均風速的不確定度和直接影響發(fā)電量的不確定度。不確定度分類。從項目前期樹立測風塔到項目發(fā)電量估算的過程中，不確耗折減的不確定度和偏差修正的不確定度。（一）據(jù)是風電場風能資源評估最重要的輸入數(shù)據(jù)，對其不確定度的研究尤為重要。（1）測風數(shù)據(jù)質(zhì)量。測風數(shù)據(jù)質(zhì)量的不確定度主要來自風速風向儀測量、測風塔安裝、測風塔的維護水平。風速風向儀導致的不確定度主要源于風速風向儀本身的外形設計及儀器標定。測風塔導致的不確定度主要受測風塔安裝規(guī)范和管理維護水平影響。（2）風頻分布。實際的風頻分布不完全符合威布爾分布，而目前軟件大多利用擬合威布爾分布來代替實際風頻分布，因此存在不確定度。（風速年際波動。若測風年不是代表年，需進行長時期修正。從發(fā)電量角度考慮，風速的年際波動使得風電場發(fā)電量的預測評估變得難度更大。從機組選型角度考慮，則可能造成機組選型錯誤，導致發(fā)電量達不到預期，并且致使風電機組使用壽命降低。據(jù)有關研究可知，一個完整年的測風數(shù)據(jù)的風速年際波動的不確定度6%。風流場模型的不確定度。（1）兩個方面，即測風塔與風電機組的海拔差、測風塔高度與輪轂高度差。地形效應模型的不確定性表征了海拔差引起的不確定度，風切變模型是否具有代表性表征了測風高度差引起的不確定度。（2）模型水平外推。從微觀角度看，同一個風電場內(nèi)不同點位的風況是不同的。由于沒有在每一個機位進行測風，利用軟件將測風塔處風能資源推算到機位點處時，軟件對模型進行簡化，存在著不確定度。（3）地形數(shù)據(jù)分辨率和準確度。地形越復雜，不確定度越高。（4）粗糙度代表性。風電場植被高度與分布的均一性程度都影響著不確定度。損耗折減的不確定度。（1）尾流計算模型本身的不確定度、風電場規(guī)模、風電機組間距以及未來周邊新建風電場尾流影響的不確定度。（2）功率曲線。理論功率曲線與實際運行的功率曲線的差異。（四）修正的不確定度。（1）平均風速長期修正。主要包括長期修正本身的不確定度和風速年際波動的不確定度。（2）復雜風電場RIX修正。功率曲線修正。一般風電機組廠商提供的功率曲線為標準空氣密度（1.225kg/m3）下的功率曲線。而實際風電場空氣密度并非標準空氣密度，對功率曲線進行修正存在不確定度。因此僅采用發(fā)電量作為風電場項目開發(fā)決策，是具有較大風險的，而采用不確定度分析，對不同概率下發(fā)電量值進行估算，一方面可在事前充分地進行風險評估，保證風險在管控之內(nèi)；另外一方面在后評價階段，可有效修正發(fā)電量后評價基于的目標值并指導進行有效評價。我國的風力發(fā)電行業(yè)發(fā)展比較好，電力企業(yè)的智能電網(wǎng)已經(jīng)形成。在風力發(fā)電的運行中，確實存在一些問題需要我們解決，在不斷的創(chuàng)新和改革，希望能達到更高的水平，促進我國的經(jīng)濟和社會的發(fā)展。經(jīng)過不確定度分析的