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        風能資源的偵察兵—測風塔代表性選址及數量的選擇

        瀏覽量:2294  發布時間:2015-09-22

          如果將風電場開發項目比作一場戰事,測風工程無疑是個周密安排的軍事行動,此時測風塔就成為了行動中至關重要的偵察兵。

          統計分析顯示,測風數據10%的誤差可能導致風場年產能30%左右的誤差,因此,提高測風數據的準確性和可靠性對風場開發具有非常重要的意義。
          根據風電開發的部分行業規范和多年的項目經驗,測風塔代表性選址及數量的選擇是影響測風數據準確可靠的主要因素。
          一、測風塔代表性選址
          風電場測風塔安裝時應設在最能代表風電場風能資源的位置上,需遠離高大樹木和障礙物,如果測風塔必須位于障礙物附近,則在盛行風向的下風向與障礙物的水平距離不應小于該障礙物高度的10倍處安裝,如果測風塔必須設立在樹木密集的地方,則至少應高出樹木頂端10m。
          對于不同地形,具有代表性的測風塔位置選取方法也不同。
          1、平坦地形
          平坦地形是指在風電場區及周圍半徑范圍5km內其地形高度差小于50m,同時地形最大坡度小于3°的地形。平坦地形在場址范圍內同一高度層上風速分布是均勻的,風廓線僅與地面粗糙度有關。根據平坦地形氣流運動機理,具有均勻粗糙度的平坦地形在場中央安裝測風塔即可。地表粗糙度發生變化時風廓線的形狀分為上下兩部分,分別對應上、下游地表的風廓線形狀,在中間銜接發生急劇變化,測風塔應避開此類地區,在地表粗糙度變化前和變化后分別安裝測風塔。對有障礙物時,測風塔安裝時應避開盛行風向的上風向,障礙物的外側和尾流區,防止湍流使得測風數據偏小,失去真實性。
          2、隆升地形
          隆升地形對氣流運動產生加速作用,一般在脊峰處氣流速度達到最大。在盛行風向吹向隆升地形時,山腳風速最小,山頂風速最大,半山坡的風速趨于中間,一般為了更大程度的利用風能資源,風機排布均布置在山脊上,所以應在山脊頂部安裝測風塔,同時該處位置相對于周邊區域位置較高,不會因為受到周圍山體的遮擋而影響測風數據的真實性。
          3、低凹地形
          由低凹地形的氣流運動機理可知,只有在盛行風向與低凹地形的走向一致,低凹地形內的氣流方能加速,適宜建設風電場,否則谷內的氣流變化較復雜,不宜建設風電場,故應將測風塔設在低凹地形盛行風向的上風入口處,測風數據才具有代表性,然后根據氣流運動機理和風速場數學模型估測出其它地段的風速。
          對于比較復雜的地形需要更詳細的分析,同時應該根據當地的水文地質資料,測風塔選址應避開土質較松,地下水位較高的地段,防止在施工中發生塌方,出水等安全事故。
          測風塔代表性選址不僅僅只受到地形條件的影響,還受到其他條件的影響與限制,如場地植被、場地建設條件、交通運輸條件等。
          1、場地植被
          由于高大植被對風速的阻擋作用,所以測風塔選址應該盡量避免周圍有高大的植被,或者位于茂密樹林附近,減小對測風塔的湍流擾動和尾流影響。測風塔位置應盡量選在周圍無高大植被且粗糙度較一致的開闊地帶。
          2、場地建設條件
          80m測風塔安裝示意圖
          現主流的測風塔高度一般為70m或80m,有4~5層拉線,最外層拉線距中心基礎約為40~50m,所以為了保證測風塔有足夠的建設場地,測風塔場址應選在場地開闊處,有足夠的場地面積進行測風塔的施工建設及材料存放,同時場地的坡度不應太大。若地表有巖石存在,則應做好記錄,可能存在人工爆破。
          3、交通運輸條件
          便捷的交通運輸條件對于測風塔的設備運輸安裝和施工非常有利,減少了人工搬運的成本與建造時間,所以在測風塔代表性選址時,交通運輸條件是不得不考慮的一個因素。
          二、測風塔數量的選擇
          對于平坦且場地粗糙度一致的地形而言,只需在場地中央位置設立一座高度不小于以后風場風機輪轂高度的測風塔,若場地有粗糙度發生急劇變化的區域,導致風速發生改變,則應該在變化前后的區域分別設立測風塔測風。對于隆升地形和低凹地形等復雜地形而言,應根據場地大小、主導風向和地形地貌增加測風塔數量,使測風塔所代表區域能夠覆蓋整個風場。當地形比較復雜時,應在不同地形代表區域進行加密測風,以獲得更可靠的風資源數據。
          根據經驗,不同地形條件下的測風塔代表性區域參考范圍:
          平坦地形:粗糙度較一致 5~6km
          較復雜地形:丘陵、起伏山巒或粗糙度變化較大區域 3~4km
          復雜地形:起伏大的山區 2km
          為了能夠取得風電工程戰事的全面勝利,作為偵察兵的測風塔不僅要單兵作戰能力強,還要有數量上的優勢,這樣才能認清形勢把握大局。


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