微觀選址是風(fēng)電項(xiàng)目非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，微觀選址階段要明確風(fēng)機(jī)的布置以達(dá)到發(fā)電量最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)效益最好。在地形平坦的地區(qū)，風(fēng)機(jī)常常采用規(guī)則形狀排布，當(dāng)盛行主風(fēng)向?yàn)橐粋€(gè)方向或兩個(gè)相反方向時(shí)，風(fēng)機(jī)一般采用矩陣式分布；當(dāng)主風(fēng)向不明顯或多個(gè)方向時(shí)，可采用梅花形排布。

當(dāng)某地區(qū)主風(fēng)向明顯時(shí)，采用矩陣式排布，風(fēng)機(jī)陣列垂直于主風(fēng)向布置。一般來(lái)說(shuō)，在垂直于主風(fēng)向上，風(fēng)機(jī)機(jī)組的列距為3~5倍風(fēng)輪直徑；在與主風(fēng)向相同的方向上，行距為5~10倍風(fēng)輪直徑。


在實(shí)際風(fēng)況中，即使風(fēng)向很集中的地區(qū)，其風(fēng)向也不是同一個(gè)值，而是集中在一個(gè)較小的角度范圍內(nèi)。如下圖，主風(fēng)向?yàn)镹，風(fēng)向值主要集中在0~20°之間。


風(fēng)機(jī)排布時(shí)，理論要垂直于主風(fēng)向。但從上圖可以看出，主風(fēng)向?yàn)橐粋€(gè)范圍，即使像上圖風(fēng)向集中程度已經(jīng)很高的情況，風(fēng)向變化范圍仍有20°之大。這就導(dǎo)致風(fēng)機(jī)排布的方向有20°的活動(dòng)范圍。在這20°的范圍內(nèi)，風(fēng)向與點(diǎn)位陣列的偏差可能導(dǎo)致發(fā)電量的減少。

為減少其他因素影響，設(shè)置參數(shù)如下：

01
地形圖人工生成為同一高度，即不存在地形的高差導(dǎo)致的發(fā)電量影響。

02
風(fēng)速數(shù)據(jù)采用原始測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，其中風(fēng)向人為修改為同一值，依次改變風(fēng)向值，生成多個(gè)計(jì)算用的數(shù)據(jù)文件。

03
風(fēng)機(jī)間距按5D×10D排布。

04
采用WT 5.2.1版本計(jì)算。設(shè)置興趣區(qū)域步長(zhǎng)為40m，水平分辨率為25m，垂直分辨率為4m，扇區(qū)步長(zhǎng)為10°，熱穩(wěn)定度選中性。

05
減少地面粗糙度的影響，不使用粗糙度文件。

按5×8臺(tái)機(jī)位布置，共40臺(tái)機(jī)位。初始風(fēng)向設(shè)置為西風(fēng)，風(fēng)向垂直風(fēng)機(jī)陣列，起始風(fēng)向偏差按0°計(jì)算。然后修改風(fēng)向從西風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)為北風(fēng)，風(fēng)向偏差逐漸增加，依次為10°、20°、30°、45°、60°、75°、90°等情況。風(fēng)機(jī)排布方案和風(fēng)向數(shù)據(jù)見(jiàn)下圖：


經(jīng)過(guò)計(jì)算，對(duì)40臺(tái)風(fēng)機(jī)點(diǎn)位的發(fā)電小時(shí)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，求取平均值，計(jì)算結(jié)果如下：


從圖中可以看出：

01
當(dāng)風(fēng)向以不同角度吹向并排風(fēng)機(jī)時(shí)，發(fā)電量會(huì)有變化。角度從0°~75°，發(fā)電小時(shí)數(shù)相差不大，在13%以內(nèi)。當(dāng)風(fēng)向轉(zhuǎn)到90°時(shí)，即行間距縮小為5D，列間距縮小為10D時(shí)，發(fā)電小時(shí)數(shù)出現(xiàn)驟減。

02
當(dāng)風(fēng)向?yàn)?°和90°時(shí)，即風(fēng)向垂直吹向機(jī)組陣列時(shí)，發(fā)電量反而不是最高值。當(dāng)角度為10°和75°，即風(fēng)向偏差10~15°時(shí)，發(fā)電量最高。因此風(fēng)電機(jī)組陣列在略微偏差主風(fēng)向一個(gè)角度時(shí)，發(fā)電效益最好。

03
當(dāng)風(fēng)向偏差為30°時(shí)，發(fā)電量處于第二個(gè)低谷。根據(jù)風(fēng)機(jī)排布間距，當(dāng)角度在30°左右時(shí)，風(fēng)機(jī)的斜對(duì)角方向與風(fēng)向一致。

結(jié)論：

01
風(fēng)向的偏差對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電效益有影響。當(dāng)風(fēng)向偏差在±20°以內(nèi)時(shí)，發(fā)電效益最好。

02
當(dāng)風(fēng)向完全垂直于風(fēng)機(jī)矩陣時(shí)，發(fā)電量有略微的降低。

因此在評(píng)估風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向時(shí)要盡可能準(zhǔn)確，風(fēng)機(jī)排布時(shí)要考慮主風(fēng)向的分布區(qū)間，選取分布區(qū)間的中間值作為主風(fēng)向較為合理。主風(fēng)向的中間值可考慮采用最小二乘法等方法，具體操作方法暫未分析，大家可進(jìn)一步思考。