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选取测风塔代表性应该遵循的原则

2020-03-14

风资源评估的软件模型都是以测风塔(参考站)的实测风数据为基准的,因此测风塔实测风数据必须能够代表风电场区域的风气候。风气候的代表性是测风塔选址的技术依据,也是风资源评估技术工作的前提。

测风塔的地理和气候特征要与预测点(风力发电机点位)相似,才能对风资源进行较好的评估,要遵循以下相似性准则。

一、风气候相似

1、距离相似

测风塔与预测点之间的距离是最直接和最实用的判据,这在多数情况下是成立的。用距离远近判断风气候的相似度的前提是:地表形态在较大尺度范围(大于风电场数倍的区域范围或中尺度)内是基本均匀的。

2、大气稳定度相似

大气稳定度直接影响近地层大气的垂直对流,从而影响风气候。大气稳定度基本取决于地表温度,温度越高垂直对流越强烈,大气越不稳定。

3、海拔相似

海拔对气候有着较为显着的影响,可直接表现在空气温度和压力的变化。风气候的垂直外推过程存在一定的不确定性,应该尽量规避。

二、地形地貌相似

地形地貌的相似度更倾向于微观尺度的考量,主要从地形的复杂程度和地表粗糙度的角度出发,判断测风塔与预测点的相似度。

1、地形复杂程度相似

地形的复杂程度对风流形态有着极其显着的影响,因此要求测风塔与预测点的地形复杂程度相似。通常,地形越复杂,测风塔可代表的范围越小,因为复杂地形的微观风气候十分复杂多变,而风电场所要测量的恰是微观尺度的风气候。因此,为了控制风资源评估的风险,地形复杂的风电场通常需要建设多个测风塔进行加密测风。

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2、背景粗糙度相似

地表粗糙度主要影响近地层风速的垂直轮廓曲线和湍流强度。背景粗糙度可以理解为是占主导地位的特征地貌或粗糙元的粗糙度。

3、距离粗糙长度突变线距离相似

风力发电机组距离粗糙长度突变线的距离十分重要,随着其变化风况可能发生明显的变化,尤其当主导风向垂直于粗糙长度突变线时。例如,如果轮毂高度为80m的风力发电机组位于距离海岸线2000m的地方,那么它面对的主要是海洋风,如果把该风力发电机组移到距离海岸线8000m的地方,风况则变成了陆地风,海洋的痕迹已经可以忽略。

三、障碍物遮挡效应相似

障碍物的遮挡效应严重影响风流的形态。在很多情况下,可以把地形的突出理解为障碍物而进行的定性分析。地形的走势和起伏不仅可以改变风流和湍流的大小,甚至可以改变风向的分布。在选取测风塔位置时,测风塔所在位置周围必须是开阔的,尤其是在主导风向上,尽量避免微观尺度的遮蔽效应带来的失真。


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