東潤環能為分散式風資源評估提供整體解決方案

2018-06-24

開展風資源評估主要目的在于分析風資源條件、選擇合適的機組型號、評估項目的發電量、校核風電機組載荷等,它是保障項目安全穩定運行獲得長效收益的重要前提。然而分散式風電一般規模較小、選址較為靈活,從成本和項目進度等各方面考慮,都難以按集中式的方式實施一年或以上測風塔測風工作,亦難以按傳統集中風電開發的方式完成風資源的評估工作。因此,如何快速有效、合理合規的完成項目風資源評估工作,是分散式風電開發的難點,也是判斷項目開發與否的關鍵因素之一。

2015年12月,氣象局發布了《分散式風力發電風能資源評估技術導則》【氣象局QX/T308-2015】,是目前唯一一個關于分散式風電開發與評估方面的技術標準。但目前仍沒有專門的分散式資源評估模型。

東潤環能依托自身生產的中尺度歷史模擬數據(對比了國際多家中尺度數據)、以及現有的數百個測風塔和大量實際風電場運行數據,發現中尺度歷史模擬數據與實測數據誤差普遍在0.5-3m/s左右,這對大部分區域來說,正好處于風電開發是否具有經濟性的邊界值,甚至超過了風險可控范圍,因此很難有效支撐風電開發與否的決策。

在大量模型驗證探索和實踐的基礎上,東潤環能制定出一套完整的分散式風資源評估整體技術解決方案,關鍵流程及具體內容如下:

(1)    中尺度歷史模擬數據,格點精度3km~1km。

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東潤環能與中科院大氣物理研究所、國家氣象局公共事業服務中心、華北電力大學就核心技術達成戰略合作,通過中尺度天氣預報模式WRF,利用四維變分同化技術將公司近900座測風塔數據、地面觀測站以及衛星、雷達數據進行資料同化,提供全國27km、9km、3km及1km分辨率、每天96時次的高精度歷史模擬數據,包括溫度、壓強、風速、風向、風功率密度、太陽總輻照度及直射散射輻照度等多種氣象參量,可為宏觀選址、微觀選址提供強有力的數據支持。

(2)    雷達實測數據1-3個月,訂正中尺度歷史模擬數據延長至1年。


東潤環能通過試驗對比發現,利用不在場區內(10km以上,50km以內)的測風數據通過CFD推演到場區,測風位置距離場區位置如:10km~20km、20km~30km、30km ~50km內,隨著距離越近精度會有所提高。但50km以外,推演的精度明顯下降。同時發現若利用場內的測風數據,如:3個月的測風數據進行試驗驗證,對中尺度歷史模擬數據進行訂正,延長至1整年數據,誤差明顯降低。

考慮分散式風電所選區域的特殊性,安裝測風塔測風具有較大限制,建議安裝雷達測風,測風數據,根據風特性情況(1-3個月),實測風資源數據與相應時間網格內中尺度歷史模擬數據擬合建模,將1-3個月實測數據延長至1個完整年。若開發擬選定區域內東潤環能具有測風數據,則可免費為用戶提供實測數據用于資源評估。

東潤環能在功率預測市場上已有近10年的經驗,具有豐富的聲波雷達和激光雷達安裝、維護經驗以及數據服務團隊。可提供租賃、安裝、數據、評估一站式服務。

(3)CFD流場計算(WeFarm軟件)微尺度風資源評估

CFD流場計算是目前微尺度風資源評估的主要技術,通常采用米、十米量級的水平分辨率,計算域的范圍在數公里至數十公里的量級。結合實測數據、中尺度氣象模式和CFD流場計算技術,對氣象模式的結果進行降尺度計算,以體現局部地形對風況的影響,是分散式風資源評估和微觀選址的主要技術方向。

東潤環能長期與華北電力大學就CFD流體模型進行合作研究,模型自帶30m*30m地形網格數據,并針對分散式風電特點考慮建筑物障礙影響,提供風資源評估服務,包括:風速風向玫瑰圖、湍流、風切邊、尾流影響、風機選型、發電量計算等,并結合豐富現場考察經驗的工程師為風電開發商提供微觀選址服務。

WeFarm軟件的主要技術特點:

2  全厚度大氣邊界層模型,主要關注區域50至300米;

2  復雜地形數據校驗、計算域結構化網格自動生成與質量控制技術;

2  測風塔互推與計算結果驗證;

2  與中尺度模式嵌套運行,無測風塔風資源分析技術;

2  多種穩定度的大氣邊界層流動計算;

2  基于國內測風數據的模型參數校正,具有更高的計算準度。

在丹麥舉辦復雜地形風電場流場計算模型國際盲評對比中,WeFarm軟件計算結果進入TOP10,達到國際先進水平,優于目前主流的風資源分析軟件,計算模型在準確性上具有技術優勢。

采用國內實際風電場的測風塔數據進行測風塔互推,與同樣使用CFD流場計算技術,采用k-?雙方程湍流模型求解RANS方程的主流風資源評估軟件進行了背靠背的計算結果對比。WeFarm軟件在流場計算準度上優于目前業內常用的國外商業風資源分析軟件。




 

 


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