【文章內(nèi)容簡介】 圖 22氣象站多年平均風速年內(nèi)變化圖 多年平均全年各風向頻率 統(tǒng)計正鑲白旗氣象站 1971～ 20xx 年多年平均全年各風向頻率，主導風向為 WNW，相應(yīng)頻率為 %，詳見表 25 和圖 23。 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 10 表 25氣象站多年平均全年各風向頻率 （ %） 風向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW C 頻率 3 2 1 1 1 1 2 4 6 7 7 7 10 13 6 5 22 注：統(tǒng)計年限 1996年～ 20xx年 圖 23 氣象站多年（ 199620xx）平均年風向玫瑰 風電場風力資源評價 風電場測風情況概述 測風的目的在于掌握風場風速在平面上的分布及隨高度變化的情況，確定其是否具 有開發(fā)價值。自 20xx 年 12 月開始在正鑲白旗地區(qū)選址測風。由于風電場區(qū)域地勢開闊，平坦，本次測風立 70m 高測風塔 1 座，并分別觀測 10m、 40m、 50m 和 70m 四個高度的風速， 10m 和 70m 兩個高度的風向，采用了進口 NRG 測風設(shè)備，其中 70m 高安裝兩個風速傳感器，其余各高度均安裝一個風速傳感器， 10m、 70m 各安裝 1 個風向傳感器，同時在 10m 高安裝溫度、氣壓傳感器各一個。所采用的進口風速傳感器均經(jīng)標定。測風塔位置示意圖見圖 24，測風塔的布置基本可以反映風電場區(qū)域內(nèi)的風資源分布情況。 測風設(shè)備安裝情況見表 26 和表 27。 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 11 表 26 測風塔安裝位置表 測風塔高度 地點 東經(jīng) 北緯 塔基高程 (m) 70m 塔位 115176。 29′34″ 42176。 28′15″ 1239 表 27風場測風儀安裝高度及編號 測風塔高度 測風儀安裝高度 設(shè)備型號 觀測項目 70m 10m NRG40 風速傳感器 NRG200 風向傳感器 110S 溫度傳感器 BP20 氣壓傳感器 風速、風向、溫度、氣壓 40m NRG40 風速傳感器 風速 50m NRG40 風速傳感器 風速 70m NRG40 風速傳感器 風速、風向 NRG200 風向傳感器 測風數(shù)據(jù)的處理 參照 GB/ T 1870920xx《風電場風能資源測量方法》及 GB/T 1871020xx《風電場風能資源評估方法》，根據(jù)風場測風獲得的原始數(shù)據(jù)，對其完整性和合理性進行判斷，檢驗出不合理及缺測數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后整理出 20xx 年 1 月 1 日至 20xx 年 12月 31 日連續(xù)完整的風場逐時測風數(shù)據(jù)。 完整性檢驗 (1) 檢查測風塔各高度上測風數(shù)據(jù)的數(shù)量是否等于預(yù)期記錄的數(shù)量，結(jié)果見表28。 (2) 檢查測風塔各高度上測風數(shù)據(jù)的時間順序是否符合預(yù)期的開始、結(jié)束時間，中間是否連續(xù)。 檢查結(jié)果為：測風塔各高度上測風數(shù)據(jù)是連續(xù)的，但是也存在一定的缺測現(xiàn)象， 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 12 其中， NRG 由于維修設(shè)備，缺測五次（每十分鐘記錄一次），該儀器的數(shù)據(jù)缺測率幾乎為 0，風向數(shù)據(jù)缺測較多，為 %～ %，缺測主要出現(xiàn)在冬季，原因是此地區(qū)冬季風大持續(xù)時間長且風、雪、沙塵交加，容易引起風向儀被凍住或增大轉(zhuǎn)軸摩擦力。 表 28 測風數(shù)據(jù)及缺測次數(shù)統(tǒng)計表 項 目 觀測日期 總測次（次） 風速缺測（次） 風向缺測（次） 缺測合計（次） 缺測 率（ %） 10m、 40m、50m、 70m風速氣溫、氣壓 52704（次 /十分鐘） 5 0 5 10m風向 8784（次 /小時） 0 535 535 70m風向 8784（次 /小時） 0 335 335 合 計 333792 30 870 900 從表 28 可以看出，風電場缺測數(shù)據(jù)較少，其中風速的缺測率幾乎為 0， 10m和70m 風向的缺測率分別為 %和 %,總得測風數(shù)據(jù)缺測率為 %，即測風完整率為%，滿足 GB/ T 1870920xx《風電場風能資源測量方法》中所規(guī)定的測風完整率大于 98%的要求。 合理性檢驗 測風數(shù)據(jù)主要參數(shù)的合理范圍、相關(guān)性及趨勢性檢驗的參考值及實測不合理數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表 29。 表 29 中，風速、風向和氣溫實測數(shù)據(jù)均在合理范圍內(nèi)。 測風塔風速相關(guān)性不合理數(shù)據(jù)比例≤ %；風向相關(guān)性不合理數(shù)據(jù)比例在%～ %之間。趨勢性不合理判別中，氣壓不合理數(shù)據(jù)比例 %，氣溫不合理數(shù)據(jù)比例 %，風速不合理數(shù)據(jù) 比例為 % ～ %。 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 13 表 29 實測不合理數(shù)據(jù)統(tǒng)計 塔號 測風高度 (m) 主要參數(shù) 合理參考值 次數(shù) 總測次 （次 /小時） 比例 (%) 1 10m、 40m、 50m、70m、氣溫、氣壓 0≤平均風速小時平均值 40m/s 0 70272 0176。≤風向小時平均值 360176。 0 35136 76kPa氣壓小時平均值 88kPa 0 8784 平均風速的 1小時變化 6m/s 163 70272 平均溫度的 1小時變化 5176。 C 5 8784 平均氣壓的 3小時變化 1kPa 1 8784 70m/50m高度小時平均風速差值 70m/40m高度小時平均風速差值 70m/10m高度小時平均風速差值 70m/50m高度小時平均風速差值 40m/10m高度小時平均風速差值 70m/40m高度小時風向差 值≤ 176。 1519 8784 40m/10m高度小時風向差值≤ 176。 735 8784 缺測和不合理數(shù)據(jù)的處理 a) 風速處理 通過對同一方向不同高度的儀器或同一高度兩臺儀器進行對比分析，將測風塔缺測風速采用同一高度數(shù)據(jù)進行替換或利用風切變冪率公式推算各高度缺測風速的方法處理。 b) 風向處理 對于風向缺測數(shù)據(jù)及因儀器故障等因素所產(chǎn)生的不合理數(shù)據(jù)，通過對同一方向 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 14 不同高度的儀器進行對比分析，采用相鄰高度互為替換。不同高度風向相差大于 176。的數(shù)據(jù)主要用上層數(shù)據(jù)替換 下層數(shù)據(jù)，并對比分析各高度的風向頻率，進行適當?shù)恼{(diào)整。 c) 氣壓處理 對于因儀器故障等因素所產(chǎn)生的不合理數(shù)據(jù)，采用相鄰小時數(shù)據(jù)替換。 測風有效數(shù)據(jù)完整率計算 有效數(shù)據(jù)完整率按下式計算： 有效數(shù)據(jù)完整率 =（ 應(yīng)測數(shù)目 缺測數(shù)目 無效數(shù)據(jù)數(shù)目） /應(yīng)測數(shù)目 100% 經(jīng)計算正鑲白旗風電場有效數(shù)據(jù)完整率為： (3337929002687)/ 333792 100%≈ %，滿足 GB/T 1871020xx《風電場風能資源評估方法》規(guī)定的有效數(shù)據(jù)完整率大于 90%。 風電場實測年風能要素計算 測風 數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，整理出 20xx 年 1 月 1 日至 20xx 年 12 月 31 日連續(xù)一年完整的風場逐時測風數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)場調(diào)查和收資并對測風數(shù)據(jù)的合理性進行了綜合分析，降低了測風數(shù)據(jù)不確定造成的偏差影響。選擇測風塔各高度的兩套測風儀中運行情況較好的測風儀的測風數(shù)據(jù)作為實測數(shù)據(jù)分析依據(jù)，即選擇風速傳感器為 10m、 40m、50m 、 70m 和風向傳感器為 10m 和 70m 的測風數(shù)據(jù)作為實測數(shù)據(jù)。 風切變指數(shù) 根據(jù)測風塔 20xx 年 1 月 1 日～ 20xx 年 12 月 31 日不同高度的實測數(shù)據(jù)推算風切變指數(shù)，求得風切變指數(shù) 為 ，其為 10m～ 40m、 10m～ 50m 和 10m～ 70m 風切變指數(shù)的均值，詳見表 210，其中 50m～ 70m 風切變指數(shù)最大，為 。 表 210 測風塔實測風切變指數(shù)計算結(jié)果 測風高度 年平均 10m 切變 40m 切變 50m 切變 70m 50m 40m 10m 平均 空氣密度 [12] 20xx 年 1 月 1 日至 20xx 年 12 月 31 日風電場實測年平均氣溫為 ℃，最高氣溫為 ℃，最低氣溫為 ℃；實測年平均氣壓為 ，年平均空氣密度 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 15 ρ采用下式計算： ρ =P/(R T) 式中： P 為年平均氣壓， P=84480Pa T 為年平均開氏溫標絕對溫度 (t℃ +273),t=℃ R 為氣體常數(shù) (287 J/kg K) 計算得到風電場年平均空氣密度ρ = kg/m3 年風速、風功率密度變化 測風塔風速年變化和風功率密度年變化見表 211 和表 212，風速和風功率密度日變化對比見表 213。測風塔與氣象站同期風速年變化見圖 25，測風塔各高度風速和風功率年變化和日變化見圖 2圖 27。測風塔 10m 高各月的風速和風功率密度日變化見圖 28。 由表 21 212 實測數(shù)據(jù)可以看出，測風塔 10m、 40m、 50m 和 70m 年平均風速分別為 、 、 ，年平均風功率密度分別為 387 W/m430W/m 438W/m2 和 482W/m2 。 由圖 2圖 27 可以看出，測風塔 10m、 40m、 50m、 70m 風速和風功率密度年變化基本一致， 6～ 9 月月平均風速和風功率密度較小， 10 月～ 5 月月平均風速和風功率密度較大，同時由表 213 可以看出，各高度風速和風功率密度白天大，晚上小，但隨著高度的增加，晝夜的風速和風功率密度的差值也逐漸變小。 由圖 25 可見前七個月（ 1～ 7 月）測風塔各高度與氣象站同期所測的風速變化基本一致，后五個月（ 8～ 12 月）兩者存在一定的差異，經(jīng)分析主要是由于局部地形的影響造成的。 0 2 4 6 8 10 12 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 月 十二月 年平均 10m 40m 50m 70m 氣象站 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 16 圖 25 各測風位置年內(nèi)變化圖 表 211 實測年風速年變化表 單位： m/s 高度 一月 二 月 三 月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 年 平均 10m 6 6 3 8 6 5 8 5 3 2 6 40m 0 5 9 9 3 8 7 7 0 8 8 9 0 50m 0 4 8 6 2 7 6 5 8 5 4 9 8 70m 6 8 4 3 9 3 1 0 2 0 1 8 4 氣象站 表 212 實測年風功率密度年變化 單位： W/m2 高度 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二 月 年 平均 10m 431 809 845 357 551 85 109 106 231 274 480 392 387 40m 460 883 895 399 626 138 152 140 278 307 493 401 430 50m 451 880 879 420 620 151 160 147 298 327 527 416 438 70m 502 970 953 461 666 174 184 169 341 372 572 438 482 表 213 測風塔風速和風功率日變化對比 高度 8： 00－ 18： 00 19： 00－ 7： 00 風速（ m/s） 風功率密度 W/m2 風速（ m/s） 風功率密度 W/m2 10m 40m 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 17 50m 70m 華北電力 大學工程碩 士專業(yè)學位論文 18 圖 26 測風塔各高度風速和風功率年變化圖