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5月22日，國家能源局發(fā)布《2019年第一批擬建平價上網(wǎng)項目信息表》；8月24日，國內(nèi)首個平價風電項目實現(xiàn)全容量并網(wǎng)。種種跡象表明，風電平價上網(wǎng)已經(jīng)進入倒計時階段。
當前，更低的電價以及更高的投資成本已成為壓在新能源企業(yè)身上的兩座大山，如何實現(xiàn)全生命周期的“提質(zhì)增效”成為風電行業(yè)共同探討的話題。已經(jīng)取得行業(yè)共識的是：風電項目前期的精細化選址工作是提升風場發(fā)電效率的重中之重，也是影響整體收益水平的關(guān)鍵因素之一。
當前，風電場的前期選址多依靠測風系統(tǒng)完成，但“風”本身是自然現(xiàn)象，受到地形、植被、氣候等一系列因素的影響。而且，從已投產(chǎn)風電場的上網(wǎng)電量來看，大部分風場實際發(fā)電量與可研報告計算發(fā)電量均有出入，這種“事后諸葛亮”模式為項目帶來莫大的損失。那么，到底應(yīng)該如何提升風資源評估的精確性呢？
很明顯，精細化的風資源評估僅依賴軟件是不夠的。從特變電工的風電項目開發(fā)經(jīng)驗來看，風場選址除了一套可靠的風資源評估系統(tǒng)以外，還需要額外的科學方法來為風資源“把脈”，才能切實優(yōu)化選址水平。
特變電工風資源評估服務(wù)“把脈”風資源
月巖、竹塘嶺、銅山嶺風電場是特變電工前期所開發(fā)的幾個主力風場。以上風電場均屬于典型的南方山地風電項目，地形復(fù)雜多變，山體垂直梯度大，海拔高程起伏跌宕，風能資源受地形影響明顯，為風資源精確測算帶來了極大的阻礙。
為準確獲取復(fù)雜地形下具有代表性的測風數(shù)據(jù)，特變電工在項目方案中設(shè)立兩個激光雷達輔助測風。在未完全摸清該項目的復(fù)雜性前，經(jīng)歷了一次簡單的發(fā)電量測算，帶入了未經(jīng)代表年訂正的測風塔數(shù)據(jù)、標準空氣密度下的功率曲線和SRTM地形數(shù)據(jù)，結(jié)果與廠家精確測算的等效滿負荷發(fā)電小時數(shù)相差約300小時。
300小時的巨大差異是緣何出現(xiàn)的？經(jīng)過對項目的重新梳理和5次反復(fù)驗證，項目團隊從以下幾個方面入手，重新對風資源進行評估：
首先，重新獲取場區(qū)的實測地形數(shù)據(jù)，保證風機、測風塔和等高線在同一坐標系下；
其次，項目地表為灌木林，因此去掉最低層風數(shù)據(jù)后重新外推了90米風速；
最后，用當?shù)乜諝饷芏认碌墓β是€進行更替。
經(jīng)過重重改進后，團隊最后把差距縮小到70小時的合理可接受范圍內(nèi)。同時通過控制變量發(fā)現(xiàn)，地形（海拔）是軟件對機位處風速模擬最主要的影響因子，進而影響到發(fā)電量測算結(jié)果。
精準化風資源評估的方法論
在以上風電場開發(fā)的種種探索與經(jīng)驗積累，使特變電工形成了旨在提升風資源評估精準度的多種經(jīng)驗與方案，并將這些經(jīng)驗帶到了后期的服務(wù)工作中，得到了業(yè)主的好評。
測風數(shù)據(jù)的代表性和處理：測風塔數(shù)據(jù)是發(fā)電量計算的基礎(chǔ)，測風塔是否具有代表性，是發(fā)電量計算準確與否的根本性保障。風電場內(nèi)應(yīng)至少保證有1個具有代表性的測風塔，復(fù)雜風電場更需要設(shè)置多個代表性測風塔，并在計算時盡量采取綜合計算或者分區(qū)計算。若測風塔代表性不足，可以采用激光雷達補測的方法獲取點位處風況。
剔除測風塔不合理及錯誤數(shù)據(jù)，利用相關(guān)性分析對缺測時段以風廓線插補或臨塔互補的方法將其補全至一個完整年，并利用長期觀測數(shù)據(jù)訂正至代表年水平，以保證合理計算風電場運行20年的發(fā)電量。
風功率曲線的準確性：風機在運行過程中，功率時刻隨著風速的變化而變化。功率曲線主要由風速、功率、推力系數(shù)三個數(shù)據(jù)組成，空氣密度是影響功率曲線的重要因子。利用廠家提供的當?shù)乜諝饷芏认碌墓β是€或者修正后的實際功率曲線帶入建模軟件進行計算，可減少使用標準空氣密度下功率曲線進行折減產(chǎn)生的誤差。
地形圖精度：各機位點的海拔高度是由建模軟件根據(jù)其坐標對應(yīng)的地形高程及輪轂高度模擬而來，因此如果模擬結(jié)果與實際海拔相差較大的話，會使得機位點輪轂高度處模擬風速與其真實值間產(chǎn)生較大的偏差。
SRTM地形數(shù)據(jù)是較好的免費來源，但由于該地圖比例為1：10000，等高線分辨率較稀疏，因此在模擬復(fù)雜山地項目時會出現(xiàn)失真的情況。要盡量收集風電場實測1:2000地形圖，減少地形海拔的誤差對模擬風速和計算發(fā)電量帶來的較大影響。
建模軟件的選取：市場上應(yīng)用較為廣泛的發(fā)電量計算軟件有：Wasp、Windfarm、Windpro、Windsim、WT等，平坦地形可采用線性風資源分析軟件Wasp、Windfarm、Windpro等，復(fù)雜地形應(yīng)盡量選用Windsim和WT，這樣可以盡量避免軟件計算產(chǎn)生誤差。
理論上講，風資源評估就是將物理的風變成數(shù)字的、可以量化的風，其精細化、準確性、可靠性是行業(yè)共同的追求。特變電工風資源評估團隊將這項復(fù)雜繁瑣的工作賦予細節(jié)化、精準化的要求，多方面提高工作和服務(wù)質(zhì)量。團隊認為，在獲取數(shù)據(jù)的先進手段、對建模軟件參數(shù)的認識、對風機排布的優(yōu)化等方面仍需要行業(yè)繼續(xù)探索和突破。未來，特變電工將繼續(xù)專注“為風把脈”，努力做到創(chuàng)新不竭、前進不止。
"Tips：“把脈風資源”的一些實用技巧
1、輸入等高線文件和風機坐標進行建模時，可先在Global Mapper等軟件中查看風機點位是否落在地形的高處，二者坐標系需匹配，防止出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
2、WT軟件中，定向計算的范圍盡量使用正方形，以使劃分的扇區(qū)均勻，從而減少造成計算結(jié)果不收斂的可能性。
3、地表植被茂密，湍流水平普遍較大的區(qū)域，在進行風切變分析工作時，需剔除較低高度（10m）處的數(shù)據(jù)，避免用擬合風切變垂直外推高層風況時受到地表障礙物粘性力的影響。
4、測風塔附近無相關(guān)性較好的氣象站數(shù)據(jù)或與MERRA2數(shù)據(jù)相關(guān)較差時，若該測風年不是明顯大小風年時，為避免越訂正越出錯，可不對該塔數(shù)據(jù)進行代表年訂正處理。
5、上網(wǎng)發(fā)電量需要對軟件計算出的理論發(fā)電量進行折減，折減系數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)風電場當?shù)氐臍庀髼l件、電網(wǎng)運行狀況、場內(nèi)線路長度、風電場規(guī)劃等條件綜合考慮。避免人為的減少折減系數(shù)或提高折減系數(shù)，造成發(fā)電量計算結(jié)果不客觀。
當前，更低的電價以及更高的投資成本已成為壓在新能源企業(yè)身上的兩座大山，如何實現(xiàn)全生命周期的“提質(zhì)增效”成為風電行業(yè)共同探討的話題。已經(jīng)取得行業(yè)共識的是：風電項目前期的精細化選址工作是提升風場發(fā)電效率的重中之重，也是影響整體收益水平的關(guān)鍵因素之一。
當前，風電場的前期選址多依靠測風系統(tǒng)完成，但“風”本身是自然現(xiàn)象，受到地形、植被、氣候等一系列因素的影響。而且，從已投產(chǎn)風電場的上網(wǎng)電量來看，大部分風場實際發(fā)電量與可研報告計算發(fā)電量均有出入，這種“事后諸葛亮”模式為項目帶來莫大的損失。那么，到底應(yīng)該如何提升風資源評估的精確性呢？
很明顯，精細化的風資源評估僅依賴軟件是不夠的。從特變電工的風電項目開發(fā)經(jīng)驗來看，風場選址除了一套可靠的風資源評估系統(tǒng)以外，還需要額外的科學方法來為風資源“把脈”，才能切實優(yōu)化選址水平。
特變電工風資源評估服務(wù)“把脈”風資源
月巖、竹塘嶺、銅山嶺風電場是特變電工前期所開發(fā)的幾個主力風場。以上風電場均屬于典型的南方山地風電項目，地形復(fù)雜多變，山體垂直梯度大，海拔高程起伏跌宕，風能資源受地形影響明顯，為風資源精確測算帶來了極大的阻礙。
為準確獲取復(fù)雜地形下具有代表性的測風數(shù)據(jù)，特變電工在項目方案中設(shè)立兩個激光雷達輔助測風。在未完全摸清該項目的復(fù)雜性前，經(jīng)歷了一次簡單的發(fā)電量測算，帶入了未經(jīng)代表年訂正的測風塔數(shù)據(jù)、標準空氣密度下的功率曲線和SRTM地形數(shù)據(jù)，結(jié)果與廠家精確測算的等效滿負荷發(fā)電小時數(shù)相差約300小時。
300小時的巨大差異是緣何出現(xiàn)的？經(jīng)過對項目的重新梳理和5次反復(fù)驗證，項目團隊從以下幾個方面入手，重新對風資源進行評估：
首先，重新獲取場區(qū)的實測地形數(shù)據(jù)，保證風機、測風塔和等高線在同一坐標系下；
其次，項目地表為灌木林，因此去掉最低層風數(shù)據(jù)后重新外推了90米風速；
最后，用當?shù)乜諝饷芏认碌墓β是€進行更替。
經(jīng)過重重改進后，團隊最后把差距縮小到70小時的合理可接受范圍內(nèi)。同時通過控制變量發(fā)現(xiàn)，地形（海拔）是軟件對機位處風速模擬最主要的影響因子，進而影響到發(fā)電量測算結(jié)果。
精準化風資源評估的方法論
在以上風電場開發(fā)的種種探索與經(jīng)驗積累，使特變電工形成了旨在提升風資源評估精準度的多種經(jīng)驗與方案，并將這些經(jīng)驗帶到了后期的服務(wù)工作中，得到了業(yè)主的好評。
測風數(shù)據(jù)的代表性和處理：測風塔數(shù)據(jù)是發(fā)電量計算的基礎(chǔ)，測風塔是否具有代表性，是發(fā)電量計算準確與否的根本性保障。風電場內(nèi)應(yīng)至少保證有1個具有代表性的測風塔，復(fù)雜風電場更需要設(shè)置多個代表性測風塔，并在計算時盡量采取綜合計算或者分區(qū)計算。若測風塔代表性不足，可以采用激光雷達補測的方法獲取點位處風況。
剔除測風塔不合理及錯誤數(shù)據(jù)，利用相關(guān)性分析對缺測時段以風廓線插補或臨塔互補的方法將其補全至一個完整年，并利用長期觀測數(shù)據(jù)訂正至代表年水平，以保證合理計算風電場運行20年的發(fā)電量。
風功率曲線的準確性：風機在運行過程中，功率時刻隨著風速的變化而變化。功率曲線主要由風速、功率、推力系數(shù)三個數(shù)據(jù)組成，空氣密度是影響功率曲線的重要因子。利用廠家提供的當?shù)乜諝饷芏认碌墓β是€或者修正后的實際功率曲線帶入建模軟件進行計算，可減少使用標準空氣密度下功率曲線進行折減產(chǎn)生的誤差。
地形圖精度：各機位點的海拔高度是由建模軟件根據(jù)其坐標對應(yīng)的地形高程及輪轂高度模擬而來，因此如果模擬結(jié)果與實際海拔相差較大的話，會使得機位點輪轂高度處模擬風速與其真實值間產(chǎn)生較大的偏差。
SRTM地形數(shù)據(jù)是較好的免費來源，但由于該地圖比例為1：10000，等高線分辨率較稀疏，因此在模擬復(fù)雜山地項目時會出現(xiàn)失真的情況。要盡量收集風電場實測1:2000地形圖，減少地形海拔的誤差對模擬風速和計算發(fā)電量帶來的較大影響。
建模軟件的選取：市場上應(yīng)用較為廣泛的發(fā)電量計算軟件有：Wasp、Windfarm、Windpro、Windsim、WT等，平坦地形可采用線性風資源分析軟件Wasp、Windfarm、Windpro等，復(fù)雜地形應(yīng)盡量選用Windsim和WT，這樣可以盡量避免軟件計算產(chǎn)生誤差。
理論上講，風資源評估就是將物理的風變成數(shù)字的、可以量化的風，其精細化、準確性、可靠性是行業(yè)共同的追求。特變電工風資源評估團隊將這項復(fù)雜繁瑣的工作賦予細節(jié)化、精準化的要求，多方面提高工作和服務(wù)質(zhì)量。團隊認為，在獲取數(shù)據(jù)的先進手段、對建模軟件參數(shù)的認識、對風機排布的優(yōu)化等方面仍需要行業(yè)繼續(xù)探索和突破。未來，特變電工將繼續(xù)專注“為風把脈”，努力做到創(chuàng)新不竭、前進不止。
"Tips：“把脈風資源”的一些實用技巧
1、輸入等高線文件和風機坐標進行建模時，可先在Global Mapper等軟件中查看風機點位是否落在地形的高處，二者坐標系需匹配，防止出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
2、WT軟件中，定向計算的范圍盡量使用正方形，以使劃分的扇區(qū)均勻，從而減少造成計算結(jié)果不收斂的可能性。
3、地表植被茂密，湍流水平普遍較大的區(qū)域，在進行風切變分析工作時，需剔除較低高度（10m）處的數(shù)據(jù)，避免用擬合風切變垂直外推高層風況時受到地表障礙物粘性力的影響。
4、測風塔附近無相關(guān)性較好的氣象站數(shù)據(jù)或與MERRA2數(shù)據(jù)相關(guān)較差時，若該測風年不是明顯大小風年時，為避免越訂正越出錯，可不對該塔數(shù)據(jù)進行代表年訂正處理。
5、上網(wǎng)發(fā)電量需要對軟件計算出的理論發(fā)電量進行折減，折減系數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)風電場當?shù)氐臍庀髼l件、電網(wǎng)運行狀況、場內(nèi)線路長度、風電場規(guī)劃等條件綜合考慮。避免人為的減少折減系數(shù)或提高折減系數(shù)，造成發(fā)電量計算結(jié)果不客觀。
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