測(cè)風(fēng)塔代表性對(duì)各機(jī)位點(diǎn)綜合折減的影響

肖 娜 楊翠蘭 曾寰宇

（中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410000）

1 工程概況

本次研究的山地風(fēng)電場(chǎng)主要由1 條東西走向的山脊組成，海拔高度在269m～496m 之間。風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模40MW，風(fēng)機(jī)輪轂高度85m。風(fēng)電場(chǎng)山脊較單薄，地勢(shì)主要以西邊高，東邊低。

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)東西兩側(cè)各有1 座測(cè)風(fēng)塔，塔號(hào)分別為1#和2#，其中1#測(cè)風(fēng)塔位于場(chǎng)址西部，海拔高度416.8m，2#測(cè)風(fēng)塔位于場(chǎng)址東部，海拔高度273.9m，兩測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)時(shí)長(zhǎng)均超過(guò)1 個(gè)完整年，且數(shù)據(jù)完整率均在90%以上。其中1#測(cè)風(fēng)塔主要以NNE方向的風(fēng)能為主，2#測(cè)風(fēng)塔主要以NNW 方向的風(fēng)能為主，風(fēng)能方向幾乎與山脊垂直，有利于機(jī)組布置及風(fēng)能資源利用。

2 發(fā)電量測(cè)算

2.1 參數(shù)設(shè)置

本次研究主要根據(jù)1#和2#測(cè)風(fēng)塔的1 個(gè)完整年數(shù)據(jù)，采用WT5.0.2 軟件進(jìn)行測(cè)算。其中地形圖采用1：10000 數(shù)字化地形圖，風(fēng)電機(jī)組功率曲線及推力系數(shù)采用實(shí)際中標(biāo)機(jī)型的保證曲線，粗糙度設(shè)置采用WT 自帶粗糙度。

2.2 綜合折減系數(shù)取值

2.2.1 空氣密度折減：本次上網(wǎng)電量計(jì)算直接采用了廠家提供的中標(biāo)機(jī)型的保證曲線，因此，計(jì)算上網(wǎng)電量時(shí)此項(xiàng)無(wú)需進(jìn)行折減修正。

2.2.2 尾流折減修正：根據(jù)本風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)的風(fēng)況特征、各風(fēng)電機(jī)組的具體位置以及風(fēng)電機(jī)組的推力曲線，計(jì)算出各風(fēng)電機(jī)組之間相互的尾流影響系數(shù)。

2.2.3 湍流折減修正：98%。

2.2.4 葉片污染折減：98%。

2.2.5 風(fēng)機(jī)功率曲線折減：96%。

2.2.6 風(fēng)電機(jī)組可利用率：96%。

2.2.7 控制與偏航影響：98%。

2.2.8 氣候影響停機(jī)：95%。

2.2.9 廠用電、線損等能量損耗：97%。

2.2.10 場(chǎng)平修正后：99.0%。

2.2.11 測(cè)風(fēng)塔代表性：99%。

2.2.12 其它因素：96%。

根據(jù)上述計(jì)算條件，采用Meteodyn WT 軟件對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行年理論發(fā)電量和尾流影響的計(jì)算，綜合折減系數(shù)75.2%。

2.3 發(fā)電量結(jié)果

通過(guò)計(jì)算分析，風(fēng)電場(chǎng)16臺(tái)風(fēng)電機(jī)組年上網(wǎng)發(fā)電量為8685 萬(wàn)kW·h，相應(yīng)單機(jī)平均上網(wǎng)電量為542.8kW·h，年等效滿負(fù)荷小時(shí)為2171h，容量系數(shù)為0.248。

3 發(fā)電量對(duì)比分析

本次研究收集到風(fēng)電場(chǎng)2019 年運(yùn)行一年的發(fā)電數(shù)據(jù)，通過(guò)各機(jī)位點(diǎn)實(shí)際發(fā)電量與理論計(jì)算值分析可知，1# 測(cè)風(fēng)塔位于3#風(fēng)機(jī)附近，理論計(jì)算值與實(shí)際發(fā)電量差異較小，但16#風(fēng)機(jī)距離2#測(cè)風(fēng)塔較近，發(fā)電量差異卻較大。考慮到兩測(cè)風(fēng)塔附近機(jī)位結(jié)果差異較大，分析原始資料發(fā)現(xiàn)，9#～16#風(fēng)電機(jī)組于2019 年1 月21 日后才發(fā)電，故發(fā)電量存在一定差異。

因此本次研究主要對(duì)比分析1#～8#風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，同時(shí)考慮到2#測(cè)風(fēng)塔與1#～8#風(fēng)機(jī)距離均在2km 以上且海拔高差均在100m 以上，對(duì)各機(jī)位點(diǎn)代表性不佳，因此本研究?jī)H針對(duì)1#測(cè)風(fēng)塔單獨(dú)對(duì)各機(jī)位的代表性進(jìn)行分析。1#測(cè)風(fēng)塔單獨(dú)控制計(jì)算的發(fā)電量與實(shí)際發(fā)電量對(duì)比及與測(cè)風(fēng)塔距離、高差對(duì)比見表1 及圖1。

根據(jù)表1 及圖1 可知，3#風(fēng)機(jī)及6#風(fēng)機(jī)與實(shí)際發(fā)電量差異較小，且均小于實(shí)際發(fā)電量，兩風(fēng)機(jī)與測(cè)風(fēng)塔高差在50m 以內(nèi)且距離小于300m，說(shuō)明該兩個(gè)機(jī)位點(diǎn)測(cè)風(fēng)塔代表性較好，若綜合折減中測(cè)風(fēng)塔代表性取99.5%，發(fā)電量幾乎一致。其他各機(jī)位點(diǎn)，隨著與測(cè)風(fēng)塔的距離越遠(yuǎn)，發(fā)電量差異越大，測(cè)風(fēng)塔代表性越差，需根據(jù)距離對(duì)各機(jī)位點(diǎn)測(cè)風(fēng)塔代表性折減相應(yīng)增加并分別取值。其中2#風(fēng)機(jī)雖然距離測(cè)風(fēng)塔較近且高差較小，但該機(jī)位點(diǎn)位于一個(gè)獨(dú)立的山包，山勢(shì)較陡，地形復(fù)雜且山脊開挖較大，因此發(fā)電量與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果存在一定差異。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)已建山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際發(fā)電量與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析可知，測(cè)風(fēng)塔代表性對(duì)發(fā)電量影響較大。對(duì)于山地風(fēng)電場(chǎng)，由于各個(gè)機(jī)位點(diǎn)距離、海拔與測(cè)風(fēng)塔所在位置差異較大，測(cè)風(fēng)塔對(duì)該區(qū)域風(fēng)機(jī)風(fēng)能資源模擬會(huì)存在一定的影響，為了增加前期發(fā)電量計(jì)算的準(zhǔn)確度，應(yīng)在場(chǎng)址范圍內(nèi)與機(jī)位點(diǎn)高差50m、間距300m 左右設(shè)立1 座代表測(cè)風(fēng)塔，減少因測(cè)風(fēng)塔代表性不佳而損失發(fā)電量；測(cè)風(fēng)塔代表性滿足的同時(shí)，考慮到山地風(fēng)電場(chǎng)地形復(fù)雜性，應(yīng)根據(jù)各機(jī)位地形地貌，因地制宜的設(shè)置綜合折減系數(shù)，盡量避免各機(jī)位綜合折減系數(shù)一概而論，減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 1#～8#風(fēng)機(jī)發(fā)電量對(duì)比及及與測(cè)風(fēng)塔關(guān)系表

圖1 1#～8#風(fēng)機(jī)發(fā)電量對(duì)比及測(cè)風(fēng)塔相對(duì)位置圖