乳源县大布镇风场风资源分析

摘要：利用乳源县大布镇风场测风塔风资料，计算了该区域的平均风速与风功率密度，评价了风能资源的风向分布特征，推算了当地80m处级大风与最大风。分析结果表明：该风场风能资源丰富，可用于并网发电。

关键词：风能发电资源分析

中图分类号：TM6文献标识码： A

风能是一种取自于大自然的清洁能源，既能解决发电的能源问题，又不会污染环境，是一种取之不尽用之不竭的既经济又清洁的理想能源，目前，中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行，风电增长率比其他电源增长率高的趋势仍然继续。积极开发利用可再生能源资源是我国一项基本的能源政策。截止2012年底，中国新增安装风电机组7822台，装机容量1296MW，同比下降26.5%；累计安装风电机组53764台，装机容量75324.2MW,同比增长20.8%。（来源：中国风能协会），未来几年中国风电行业将迎来较快发展的阶段，截止2012年底，广东省风电总装机规模为1691.3MW,具有很大的开发潜力。

1.大布镇风资源测量

1.1测风点的位置

广东乳源瑶族自治县位于广东省北部、韶关市区西部31千米处，东邻武江区，西连阳山县，南毗英德市，北与乐昌市接壤，西北角与湖南宜章县相依，乳源县全县气候属中亚热带季风气候，区间气候悬殊。东南部平原和丘陵全年平均气候19℃――20℃，西部山区全年气温16℃――17℃，北部高山地带全年平均气温为15℃。广东乳源大布镇风电场位于广东省韶关市乳源县西南的大布镇的天堂梗、鹞婆山一带山区，距乳源县城直线距离约36.5，地理位置为24°28′~24°34′，东经113°03′~113°06′，风电场高程范围为600m~920m，场址范围约27km2。风电场测风点位于鹞婆山中部，其地理坐标为E113°04.769′，N24°31.966′，海拔高度926米。

1.2 测风资源分析

1.2.1 空气密度

根据测风公司收集到001#测风塔7m 测层的气压观测数据与10m 的气温观测数据，根据《全国风能资源评价技术规定》推荐的公式计算该测风塔10m（在此认为10m高度的气压约等于7m 高度的气压）各月及年平均空气密度。

  ρ= P/RT-------------------------------------------------- （1）

式中：

ρ为平均空气密度（kg/m3）

P 为年平均气压（hPa）

R 为气体常数（287J/kg・K）

T 为年平均空气开氏温标绝对温度（℃+273）

该测风塔10m 测层平均空气密度为1.118kg/m3。其它各测层的空气密度则按照《气象观测及资料审核、订正技术规范》推荐的公式采用10m 高度的空气密度进行推算。

ρz= ρhe-0.001(s-h)------------------------------------（2）

ρz：为z测层的空气密度。

ρh：为实测h（10m）测层的空气密度。

由此计算得到4451#测风塔与模拟代表测风塔的空气密度值见表1-1，4451#测风塔80m 测层平均空气密度为1.087kg/m3。

表1-14451#测风塔各测层空气密度

测塔

测层（m） 80m 70m 50m 30m 10m

4451#测风塔 1.087 1.088 1.090 1.092 1.094

1.2.2 风速和风功率密度

根据4451#测风塔的风资源数据，分析计算场址内代表年的年平均风速及风功率密度，结果见表2-15。可见，4451#测风塔80米高度处代表年年平均风速分别为5.92m/s，风功率密度分别为220W/m2。

表1-24451#转移测塔风速及风功率统计表

4451#测风塔 测层高度（m） 80 70 50 30 10

风速（m/s） 5.92 5.88 5.70 4.90 3.14

风功率密度（W/m²） 220 210 170 160 110

1.2.3 风向及风能频率

本风电场主导风向比较集中，各测风塔各测层风向均以ENE 方向为主。风能的分布趋势与风向一致，比风向更加集中于ENE 方向，各测风塔各测层风速及风能玫瑰图见图2-1所示。

图2-1 4451#测风塔80m 高度全年的风向、风能玫瑰图

1.2.4 风切变

风速随高度变化趋势如图2-13 和图2-14 所示，测风塔各测层间的风切变列于表2-2。从表和图中可以看出，两测风塔的风切变均随着高度增加逐渐变小。

图2-2 4451#测风塔各测层风速分布

1.2.5 湍流强度

湍流强度是反映风速脉动的相对强度，IEC 标准规定湍流强度的计算采用15m/s（14.6m/s~15.5m/s）风速段的湍流强度。在本阶段同时计算有效风速段3m/s~25m/s及IEC 中规定评估的7.5m/s~15m/s 风速段的湍流强度。现阶段选择4451#测风塔作为分析湍流强度的代表测风塔。根据4451#测风塔的实测数据，得到4451#测风塔80m 高度15m/s 风速段的特征湍流强度为0.107，各测层各风速段的特征湍流强度如表2-17 所示。

表1-34451#测风塔各测层各风速段的湍流强度

风速段

测层（m） 80 70 50 30 10

14.6m/s~15.5m/s 0.107 0.110 0.117 0.137 0.161

3m/s~25m/s 0.145 0.147 0.155 0.155 0.170

7.5m/s~15m/s 0.126 0.128 0.137 0.141 0.160

由表1-3可知，随着离地高度的增加，湍流强度越来越小，在80m 高度处属于中等湍流强度等级。

2.代表年风资源分析

2.5.1 风速及风功率变化

4451#测风塔80m 测层风速及风功率密度年变化分别见图2-16，。由以下表2- 1，如此可见：风电场区域秋冬季节风资源要优于春夏两季，9、10 月受台风影响，风速较其它月份偏大；夏季风资源较差，以5 月、8 月最低。月平均风功率密度年变化情况大致与月平均风速变化情况相似。

月份

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

80m塔高风速

m/s 6.8 6.6 5.7 5.4 4.8 4.7 4.0 4.9 5.5 6.1 6.3 6.9

80塔高风功率密度

W/m2 230 250 190 210 170 150 180 110 230 300 250 300

3.结论

大布风电场测风资料代表韶关北部区域的风资源状况，通过对测风资料的分析可得出以下结论：

（1）该风电风功率密度可达《风电场风能资源评估方法》风功率密度等级表中的二级，说明该区域风能资源已达应用于并网发电的风资源标准的下限，该区域可建设并网发电的风电场。

（2）该风场风向及风能一致性良好，风向频率及风能方向集中于偏北方向，有利于风机布阵及风机的稳定运行。

（3）当地的最大风及极大风不会对风机运行构成威胁。