【正文】 強(qiáng)地震帶、火山頻繁爆發(fā)區(qū)，以及具有考古意義及特殊使用價(jià)值的地區(qū)。應(yīng)收集歷年有關(guān)部門提供的歷史記錄資料。結(jié)合實(shí)際作出評(píng)價(jià)。另外，考慮風(fēng)電場(chǎng)對(duì)人類生活等方面的影響如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生噪聲及葉片飛出傷人等，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)遠(yuǎn)離人口密集區(qū)。有關(guān)規(guī)范規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組離居民區(qū)的最小距離應(yīng)使居民區(qū)的噪聲小于 45dB（ A），該噪聲可 被人們所接受。另外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組離居民區(qū)和道路的安全距離從噪聲影響和安全考慮，單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)遠(yuǎn)離居住區(qū)至少 200m。而對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)來說，這個(gè)最小距離應(yīng)增至 500m。 13. 溫度、氣壓、濕度 XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 溫度、氣壓、濕度的變化會(huì)引起空氣密度的變化從而改變了風(fēng)功率密度，由此改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量。在收集氣象站歷年風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)資料及進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的同時(shí)應(yīng)統(tǒng)計(jì)溫度、氣壓、濕度。在利用 WAsP軟件對(duì)風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行精確計(jì)算的同時(shí)，利用溫度、氣壓、濕度的最大、最小及平均值進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量的計(jì)算驗(yàn)證。 14. 海拔 同 溫度、氣壓、濕度一樣，具有不同海 拔的區(qū)域其空氣密度不同從而改變了風(fēng)功率密度，由此改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量。在利用 WAsP軟件進(jìn)行風(fēng)能資源評(píng)估分析計(jì)算時(shí)，海拔的高度間接對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量的計(jì)算驗(yàn)證起重要作用 第三節(jié) 風(fēng)電場(chǎng)微觀選址 微觀選址是在宏觀選址中選定的小區(qū)域中確定如何布置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，使整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。一般，風(fēng)電場(chǎng)選址研究需要兩年時(shí)間，其中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)風(fēng)應(yīng)有至少一年以上的數(shù)據(jù)。國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，由于風(fēng)電場(chǎng)選址的失誤造成發(fā)電量損失和增加維修費(fèi)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)場(chǎng)址進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查的費(fèi)用。因此，風(fēng)電場(chǎng)選 址對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)是至關(guān)重要的。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組微觀選址時(shí)的一般選擇如下： 一、 平坦地形 平坦地形可以定義為，在風(fēng)電場(chǎng)區(qū)及周圍 5km 半徑范圍內(nèi)其地形高度差小于 5m，同時(shí)地形最大坡度小于 3176。實(shí)際上，對(duì)于周圍特別是場(chǎng)址的盛行風(fēng)的上（來）風(fēng)方向，沒有大的山丘或懸崖之類的地形，仍可作為平坦地形來處理。 對(duì)平坦地形，在場(chǎng)址地區(qū)范圍內(nèi)，同一高度上的風(fēng)速分布可以看作是均勻的，可以直接使用鄰近氣象臺(tái)、站的風(fēng)速觀測(cè)資料來對(duì)場(chǎng)址區(qū)進(jìn)行風(fēng)能估算，這種平坦地形下，風(fēng)的垂直方向上的廓線與地表面粗糙度有著直接 關(guān)系，計(jì)算也相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)平坦地形，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率輸出的唯一方法是增加塔架高度。 2. 障礙物的影響 如前所述，障礙物是指針對(duì)某一地點(diǎn)存在的相對(duì)較大的物體，如房屋等。當(dāng)氣流流過障礙物時(shí)，由于障礙物對(duì)氣流的阻礙和遮蔽作用，會(huì)改變氣流的流動(dòng)方向和速度。障礙物和地形變化會(huì)影響地面粗糙度，風(fēng)速的平均擾動(dòng)及風(fēng)輪廓線對(duì)風(fēng)的結(jié)構(gòu)都有很大的影響，但這種影響有可能是有利的（形成加速區(qū)），也可能是不利的（產(chǎn)生尾流、風(fēng)擾動(dòng)）。所以在選址時(shí)要充分考慮這些因素。 一般來說，沒有障礙物且絕對(duì)平整的地形是很少的，實(shí)際上必須要XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 對(duì)影響 風(fēng)的因素加以分析。 由于氣流流過障礙物時(shí)，在障礙物的下游會(huì)形成尾流擾動(dòng)區(qū)，然后逐漸衰弱。在尾流區(qū)，不僅風(fēng)速會(huì)降低，而且還會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的湍流，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行十分不利。因此在設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)必須注意避開障礙物的尾流區(qū)。 尾流的大小、延伸長度及強(qiáng)弱跟障礙物大小與形狀有關(guān)。作為一般法則，障礙物的寬度 b 與高度 h 比 b/A≤5 時(shí)，在障礙物下風(fēng)方向可產(chǎn)生 20 倍障礙物高度 h 的強(qiáng)的擾動(dòng)尾流區(qū)，寬度比越小減弱越快，寬度 b 越大，尾流區(qū)越長。極端情況時(shí)即 bh 時(shí)，尾流區(qū)長度可達(dá) 35 倍障礙物高度 h。尾流擾動(dòng)高度可以達(dá)到障礙物高度 的 2 倍。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪葉片掃風(fēng)最低點(diǎn)為 3 倍障礙物高度 h 時(shí)，障礙物在高度上的影響可以忽略。因此如果必須在這個(gè)區(qū)域內(nèi)安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝高度至少應(yīng)高出地面 2 倍障礙物高度。另外，由于障礙物的阻擋作用，在上風(fēng)向和障礙物的外側(cè)也會(huì)造成湍流渦動(dòng)區(qū)。一般來說，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝地點(diǎn)在障礙物的上風(fēng)方向，也應(yīng)距障礙物有 2~5 倍障礙物高度的距離。 如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組前有較多的障礙物時(shí)，平均風(fēng)速由于障礙物的多少和大小而相應(yīng)變化，此時(shí)地面影響必須嚴(yán)格考慮，如通過修正地面粗糙度等。 二、復(fù)雜地形 復(fù)雜地形是指平 坦地形以外的各種地形，大致可以分為隆升地形和低凹地形兩類。局部地形對(duì)風(fēng)力有很大的影響。這種影響在總的風(fēng)能資源分區(qū)圖上無法表示出來，需要在大的背景上作進(jìn)一步的分析和補(bǔ)充測(cè)量。復(fù)雜地形下的風(fēng)力特性的分析是相當(dāng)困難的。但如果了解了典型地形下的風(fēng)力分布規(guī)律就有可能進(jìn)一步分析復(fù)雜地形下的風(fēng)電場(chǎng)分布。 在一個(gè)地區(qū)自然地形的提高，風(fēng)速可能提高。但這不只是由于高度的變化，也是由于受某種程度的擠壓（如峽谷效應(yīng)）而產(chǎn)生加速作用。 在河谷內(nèi)，當(dāng)風(fēng)向與河谷走向一致時(shí)，風(fēng)速將比平地大；反之，當(dāng)風(fēng)向與河谷 走向相垂直時(shí)，氣流受到地形的阻礙，河谷內(nèi)的風(fēng)速大大減弱。新疆阿拉山口風(fēng)區(qū)，屬中國有名的大風(fēng)區(qū)，因其地形的峽谷效應(yīng)，使風(fēng)速得到很大的增強(qiáng)。 山谷地形由于山谷風(fēng)的影響，風(fēng)將會(huì)出現(xiàn)較明顯的日或季節(jié)變化。因此選址時(shí)需考慮到用戶的要求。一般地說，在谷地選址時(shí)，首先要考慮的是山谷風(fēng)走向是否與當(dāng)?shù)厥⑿酗L(fēng)向相一致。這種盛行風(fēng)向是指大地形下的盛行風(fēng)向，而不能按山谷本身局部地形的風(fēng)向確定。因?yàn)樯降貧饬鞯倪\(yùn)動(dòng)，在受山脈阻擋情況下，會(huì)就近改變流向和流速，在山谷內(nèi)風(fēng)XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 多數(shù)是沿著山谷吹的。然后考慮選擇山谷中的收縮部分，這里容易產(chǎn)生狹管效 應(yīng)。而且兩側(cè)的山越高，風(fēng)也越強(qiáng)。另一方面，由于地形變化劇烈，所以會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的風(fēng)切變和湍流，在選址時(shí)應(yīng)該注意。 山丘、山脊地形的風(fēng)電場(chǎng) 對(duì)山丘、山脊等隆起地形主要利用它的高度抬升和它對(duì)氣流的壓縮作用來選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝的有利地形。相對(duì)于風(fēng)來說展寬很長的山脊，風(fēng)速的理論提高量是山前風(fēng)速的 2 倍，而圓形山包為 倍，這一點(diǎn)可利用風(fēng)圖譜中流體力學(xué)和散射實(shí)驗(yàn)中試驗(yàn)所適應(yīng)的數(shù)學(xué)模型得以認(rèn)證。 孤立的山丘或山峰由于山體較小，因此氣流流過山丘時(shí)主要形式是繞流運(yùn)動(dòng)。同時(shí)山丘本身又相當(dāng)于一個(gè)巨大的塔架，是比較理想的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組安裝場(chǎng)址。國內(nèi)外研究和觀測(cè)結(jié)果表明，在山丘與盛行風(fēng)向相切的兩側(cè)上半部是最佳場(chǎng)址位置。這里氣流得到最大的加速。其次是山丘的頂部。應(yīng)避免在整個(gè)背風(fēng)面及山麓選定場(chǎng)址，因?yàn)檫@些區(qū)域不但風(fēng)速明顯降低，而且有強(qiáng)的湍流。 海陸對(duì)風(fēng)的影響 除山區(qū)地形外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選址中遇得最多的就是海陸地形。由于海面磨擦阻力比陸地要小，在氣壓梯度力相同的條件下，低層大氣中海面上的風(fēng)速比陸地上要大。因此各國選擇大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位置有兩種：一是選在山頂上，這些站址多數(shù)遠(yuǎn)離電力消耗的集中地；一是選在近海，這里的風(fēng)能潛力比陸地 大 50%左右，所以很多國家都在近海建立風(fēng)電場(chǎng)。 從上面對(duì)復(fù)雜地形的介紹及分析可以看出，雖然各種地形 風(fēng)速變化有一定的規(guī)律，但做進(jìn)一步的分析還存在一定的難度，因此，應(yīng)在當(dāng)?shù)亟y(cè)風(fēng)塔，利用實(shí)際風(fēng)和測(cè)量值來與原始?xì)庀髷?shù)據(jù)比較，作出修正后再確定具體方案。 三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排列方式 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排列方式主要與風(fēng)向及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量、場(chǎng)地實(shí)際情況有關(guān)。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膯我皇⑿酗L(fēng)向或多風(fēng)向，決定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是矩陣式排布還是圓形或方形分布。 合理地排列風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要問題。如果排列過密，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間 的相互影響將會(huì)大幅度地降低排列效率，減少年發(fā)電量，并且產(chǎn)生的強(qiáng)紊流將造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)，惡化受力狀態(tài)；反之，如果排列過疏，不但年發(fā)電量增加很少，而且增加了道路、電纜等投資費(fèi)用及土地利用率。按標(biāo)準(zhǔn)要求，無論何種方式的排列，應(yīng)保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間相互干擾最小化。 對(duì)平坦地形當(dāng)盛行主風(fēng)向?yàn)橐粋€(gè)方向或兩個(gè)方向且相互為反方XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 向時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排列方式一般為矩陣式分布。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組群排列方向與盛行風(fēng)向垂直，前后兩排錯(cuò)位，即后排風(fēng)力發(fā)電機(jī)組始終位于前排 2 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間。根據(jù)國外進(jìn)行的試驗(yàn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間距離為其風(fēng)輪直徑 的 10 倍時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組效率將減少約20%~30%， 20 倍距離時(shí)無任何影響。但是，在考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能最大捕獲率或因考慮場(chǎng)地面積而允許出現(xiàn)較小干擾，并考慮道路、輸電線等投資成本的前提下，可適當(dāng)調(diào)整各風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間間距和排距。一般來說，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的列距約為 3~5 倍風(fēng)輪直徑；行距約為 5~9 倍風(fēng)輪直徑。 當(dāng)場(chǎng)地為多風(fēng)向區(qū)，即該地存在多個(gè)盛行風(fēng)向時(shí)，依場(chǎng)地面積和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)量，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排布一般采用 “田 ”形或圓形分布，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間的距離應(yīng)相對(duì)大一些，通常取 10~12 倍風(fēng)輪直徑或更大。 對(duì)復(fù)雜地形 如山區(qū)、山丘等，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)上述原則確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位置，而是根據(jù)實(shí)際地形，測(cè)算各點(diǎn)的風(fēng)力情況后，經(jīng)綜合考慮各方因素如安裝、地形地質(zhì)等，選擇合適的地點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝。 第四節(jié) 風(fēng)電場(chǎng)選址軟件介紹 一、風(fēng)能資源分析軟件 ——— WasP 為充分合理地使用風(fēng)能，對(duì)于購買風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的用戶而言，首先要了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能資源狀況，然后根據(jù)預(yù)計(jì)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益來決定當(dāng)?shù)厥欠襁m合建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)、購買風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否可行以及選擇合適的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組規(guī)格（如合適的起動(dòng)風(fēng)速、額定風(fēng)速及功率曲線等性能參數(shù)），以期最大限度地利用當(dāng)?shù)氐?風(fēng)能資源。沒有風(fēng)能資源分析評(píng)估，或者錯(cuò)誤地分析當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源，風(fēng)能利用率和經(jīng)濟(jì)效益就不會(huì)達(dá)到預(yù)期的目的，甚至可能造成重大經(jīng)濟(jì)損失。在此，介紹一種目前國際上應(yīng)用最廣的風(fēng)能資源分析軟件 ———風(fēng)圖譜分析及應(yīng)用程序 WAsP（ WindAtIasAnaIysisandAppIicationProgrmm）。 WAsP 是由丹麥國家實(shí)驗(yàn)室風(fēng)能應(yīng)用開發(fā)部開發(fā)出來的風(fēng)能資源分析處理軟件，主要用于對(duì)某地風(fēng)能資源進(jìn)行評(píng)估，正確地選擇風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址。 1. WAsP 的功能 WAsP 的主要功能如下： 1）風(fēng)觀察數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析； 2）風(fēng)功率密 度分布圖的生成； 3）風(fēng)氣候評(píng)估； 4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組年發(fā)電量計(jì)算； 5）風(fēng)電場(chǎng)年總發(fā)電量計(jì)算。 XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 用 WAsP 對(duì)某地區(qū)進(jìn)行風(fēng)能資源評(píng)估分析時(shí)，考慮了該地區(qū)一定的距離范圍內(nèi)不同的地形表面粗糙度的影響，以及由附近建筑物或其他障礙物所引起的屏蔽因素，同時(shí)還考慮了山丘以及由于場(chǎng)地的復(fù)雜性而引起的風(fēng)的變化情況，從而估算出該地區(qū)真實(shí)的風(fēng)能資源情況。另外，可以根據(jù)某一地區(qū)的風(fēng)能資源情況逆行推算出另一點(diǎn)的風(fēng)能資源，這對(duì)評(píng)估那些地處偏僻又無氣象資料記錄的地區(qū)的風(fēng)能資源是非常有用的。 2. WAsP 的輸入數(shù)據(jù) 1）氣象數(shù)據(jù)輸入 應(yīng)提供 3 年以上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，最少 1 年，由當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)、站提供?？梢允菚r(shí)間序列數(shù)據(jù)或直方圖數(shù)據(jù)表。主要為風(fēng)速（ m/s）、風(fēng)向（ 176。）每小時(shí)（或 3h）統(tǒng)計(jì)值、當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)氣壓、溫度及海拔。 WAsP 將風(fēng)向數(shù)據(jù)歸類劃分到 0176。~360176。內(nèi)的 12 個(gè)風(fēng)向扇區(qū)內(nèi)（每一扇區(qū)為 30176。，0176。~30176。為第一扇區(qū)，依此類推），采用國際上通用的比恩統(tǒng)計(jì)法（ “bin”）將風(fēng)速數(shù)據(jù)歸類劃分到相應(yīng)扇區(qū) 0~17m/s 的風(fēng)速段（ 每一風(fēng)速段為1bin， 0~1m/s 為第一風(fēng)速段，依此類推）。根據(jù)需要，也可以將風(fēng)向扇區(qū)劃分為 16 個(gè)。 2）地表面粗糙 度數(shù)據(jù)輸入 地表面粗糙度是指風(fēng)隨高度為對(duì)數(shù)變化時(shí)平均風(fēng)速為零處的高度。依地形條件，粗糙度依不同地形層次可以分為若干等級(jí)，在一定距離內(nèi)，地表面越復(fù)雜，或粗糙度變化層次越多，則粗糙度越大，對(duì)風(fēng)的影響就越大。反之，地表面越簡(jiǎn)單，或粗糙度變化層次越少，則粗糙度越小，對(duì)風(fēng)的影響就越小。在 WAsP 軟件中，將平坦地形粗糙度等級(jí)分成四級(jí)，其對(duì)應(yīng)的粗糙度見表 11；而對(duì)于復(fù)雜地形，則應(yīng)由表 12 確定其綜合粗糙度 ZOR。 ZOR的確定方法詳見參考文獻(xiàn)，當(dāng)?shù)乇砻娲植诙炔皇蔷鶆蜃兓瘯r(shí)，可以將一個(gè)扇區(qū)內(nèi)的地形分為四個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū) 內(nèi)的地形有相近的粗糙度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察后根據(jù)表 11 確定每個(gè)分區(qū)的粗糙度 等級(jí)，然后根據(jù)表 12 確定 ZOR。例如，某一個(gè)扇區(qū)地形的四個(gè)分區(qū)內(nèi)的粗糙等級(jí)分別是 0、 0、 3，即在這個(gè)扇區(qū)內(nèi)的地形粗糙度等級(jí) 0出現(xiàn)的次數(shù)為 2，粗糙度等級(jí) 2 和 3 出現(xiàn)的次數(shù)分別為 1，則其 ZOR為；同理，當(dāng)粗糙等級(jí)分別是 3 時(shí)，則其 ZOR為 ?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘察的范圍在 2km~50km 之間，地形越復(fù)雜，勘察范圍就越廣；簡(jiǎn)單地形勘察范圍可在 20km 內(nèi)進(jìn)行。在勘察無法進(jìn)行的情況下，需要提供詳細(xì)描述本地區(qū)的地圖來確定 粗糙度及其等級(jí)值。 [attachment=2078] [attachment=2079] 3）地面障礙物數(shù)據(jù)輸入地面障礙物如建筑物、防風(fēng)帶等對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向產(chǎn)生的衰減影響與障礙物到測(cè)風(fēng)點(diǎn)的距離以及障礙物和測(cè)風(fēng)點(diǎn)的高度XX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 有密切關(guān)系；另外，還與障礙物的孔隙度有一定關(guān)系。為便于計(jì)算，一般將障礙物近似視為具有一定長度、寬度和高度的矩形物來考慮。計(jì)算中要考慮：障礙物到場(chǎng)地某參考點(diǎn)（可以是測(cè)風(fēng)點(diǎn)，也可以是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝地址，取決于計(jì)算內(nèi)容）的距離及方位；障礙物相對(duì)場(chǎng)地參考點(diǎn)的高度；障礙物的寬度；障礙物的孔隙度等。障 礙物（如建筑物、墻壁等）實(shí)度越大，則孔隙度