张北风资源分析报告.docx
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张北风资源分析报告
密级：
__________
张北风电场工程风资源分析报告
201X年X月X日
1.项目概况
项目工程位于XX河北省XX张北县以北，距离张北县12公里，场区范围地形起伏较大，地势高程约为1350m~1400m，场外交通较为便利。
2.风塔及测风资料情况
风电场场址内有1座测风塔。
测风塔的相关信息如下表所示。
表1风电场测风塔基本情况
测风塔
0001#
坐标
经度
41°14'30.90″
纬度
114°40'12.20″
海拔高度（m）
1360m
观测内容
风速
10m/30/50/60m/70m
风向
10m/70m
气温
8m
气压
8m
测风时段
开始
2010-1-7
结束
2010-12-16
测风时段不满年，需要对风数据进行插补完整。
图1风电场测风塔位置与风电场场址位置关系示意图
3.风况参数
3.1空气密度
根据各测风塔的实测数据计算风电场空气密度为1.181kg/m3。
3.2全年风速和风功率密度的年内变化
通过对测风数据分析，选取2010年测风数据为研究对象，采用格林平台数据进行插补，最终获得2010年完整年测风数据。
表20001#测风塔各高度风速和风功率密度年内变化表
风速-m/s;风功率密度-W/㎡
月份
70m高度
60m高度
50m高度
30m高度
10m高度
平均风速
平均风功率密度
平均风速
平均风功率密度
平均风速
平均风功率密度
平均风速
平均风功率密度
平均风速
平均风功率密度
1
7.3
324
7.2
308
6.8
263
6.2
209
5.5
159
2
6.5
254
6.2
234
6.2
217
5.6
175
5.1
142
3
7.9
445
7.6
407
7.5
377
6.9
308
6.3
253
4
8.2
469
7.8
426
7.6
392
7.1
330
6.5
283
5
8.0
441
7.6
387
7.4
352
6.9
289
6.4
249
6
5.4
148
5.0
126
5.0
116
4.7
94
4.2
71
7
5.1
119
4.6
96
4.6
90
4.3
72
3.8
53
8
5.3
139
4.9
115
4.8
103
4.3
80
3.9
58
9
5.3
131
4.9
109
4.8
99
4.4
80
3.9
58
10
6.3
195
6.0
173
5.7
156
5.2
124
4.5
86
11
7.9
384
7.6
353
7.2
301
6.5
244
5.7
187
12
9.1
507
8.8
464
8.4
415
7.8
341
7.0
260
全年
6.9
297
6.5
267
6.3
241
5.8
196
5.2
155
图20001##测风塔各测风高度风速年内变化曲线
3.3风向频率和风能密度方向分布
从全年来看：
实测年0001#塔70m高度处全年主导风向为NW，频率为15.61%，次主导风向为S和NNW，频率为14.13%和11.16%。
实测年0001#塔70m高度处全年风能密度最大方向为NW，频率为24.39%，次大方向为NNW，频率为16.66%。
100米风向
70米风能
图3测风塔70m高度测风高度风向和风能玫瑰图
3.4风切变指数
风切变指数可描述风矢量在垂直方向上的空间变化情况。
统计测风塔各个高度层之间的风切变指数如下表。
表30001#塔实测风切变指数计算结果
塔号
测风高度
与60m切变
与50m切变
与30m切变
与10m切变
0001#
70m
0.337
0.243
0.193
0.140
60m
0.161
0.160
0.123
50m
0.160
0.119
30m
0.099
图40001#风切变指数拟合曲线
结合图表可以看出，60m高度与70m的高度的风切变突然变大，因此建议在拟合较高风速层的时候，采用相邻风切变。
3.5湍流强度
湍流强度用于度量相对于风速平均值而起伏的湍流的强弱，是风机选型的重要依据。
根据测风塔数据，计算测风塔处的湍流强度见表5。
表40001号测风塔湍流强度
代表性湍流
测风塔\测风高度
10m
30m
50m
60m
70m
0001#
3m/s
0.318
0.334
0.338
0.359
0.352
4m/s
0.239
0.241
0.247
0.256
0.247
5m/s
0.208
0.192
0.190
0.200
0.189
6m/s
0.198
0.173
0.165
0.173
0.165
7m/s
0.193
0.170
0.155
0.158
0.149
8m/s
0.183
0.168
0.154
0.153
0.140
9m/s
0.171
0.164
0.150
0.147
0.143
10m/s
0.170
0.161
0.154
0.148
0.138
11m/s
0.162
0.159
0.151
0.146
0.139
12m/s
0.158
0.153
0.148
0.147
0.142
13m/s
0.161
0.154
0.147
0.143
0.137
14m/s
0.155
0.150
0.143
0.147
0.143
15m/s
0.171
0.153
0.147
0.142
0.138
16m/s
0.152
0.157
0.144
0.148
0.136
17m/s
0.185
0.172
0.158
0.140
0.136
18m/s
0.152
0.167
0.147
0.161
0.147
19m/s
0.164
0.150
0.150
0.145
0.141
20m/s
0.156
0.156
0.158
0.157
图50001#测风塔70m高度湍流强度与IEC对比
图60001#测风塔100m高度湍流强度与IEC对比
通过以上分析，在主要风速段，测风塔的代表性湍流强度都小于IECC类标准,因此这里暂定风电场湍流等级为C级。
3.6威布尔分布参数k，c
风速统计符合概率密度函数Weibull双参数分布，k为形状参数，描述分布曲线峰度的宽窄特征；c为尺度参数，反映分布的不对称程度。
统计测风塔的计算结果见表11。
表5各个测风塔Weibull分布参数
塔号
高度
70m
60m
50m
30m
10m
0001#
k
2.25
2.11
2.18
2.10
1.95
c
7.73
7.34
7.13
6.58
5.90
3.7五十年一遇最大风速、极大风速
表6实测年最大风速成果表
塔号
高度
10min最大风速
3s最大风速
0001#
70m
21.7
33.26
60m
21.29
32.5
50m
20.9
30.96
30m
19.66
30.58
10m
18.51
32.88
由于本次未能收集到气象站与测风塔测风同期的逐日最大风速，因此风电场最大风速参考可研，70m高度标准空气密度下50年一遇10min最大风速为29.4m/s。
3.8代表年数据分析
为了准确地评估风电场的风资源情况，将测风年订正成能够反映风电场长期发电水平，因此我们对风电场进行了代表年订正。
本次对中尺度数据进行分析如下。
表7中尺度数据年平均风速分析
年份
平均风速（m/s）
年份
平均风速（m/s）
1993
6.67
2007
6.42
1994
6.75
2008
6.73
1995
6.74
2009
6.84
1996
6.90
2010
6.88
1997
6.64
2011
6.34
1998
6.66
2012
6.94
1999
6.76
2013
6.88
2000
6.62
2014
6.54
2001
6.57
2015
6.45
2002
6.66
2016
6.79
2003
6.49
全部
6.68
2004
6.73
近20年
6.66
2005
6.74
近10年
6.68
2006
6.69
从表中可以看出测风数据实测风速为2010年完整年，因此分析可以看出测风年对应的风速中尺度风速为6.88m/s，近20年的平均风速6.66m/s相差0.22m/s，与近10年的6.66m/s，相差0.2。
从多年的平均值统计来看，风速波动在0.5m/s内波动，而实测风速对应年份处于中等偏上水平，考虑到后期风速的波动的不确定性，因此可以判断实测风速为大风年，需要对测分数据进行代表年订正。
代表年订正计算表格如下
表8测风数据订正表
总的方位
斜率a
截距
R^2值
N
0.888468
0.827642
0.53753
NNE
0.73279
1.892746
0.295406
NE
0.475955
3.426284
0.064317
ENE
0.783728
1.782212
0.230224
E
0.758687
1.99908
0.169042
ESE
0.908427
0.674228
0.433764
SE
0.832049
0.348543
0.375586
SSE
1.018167
-0.7153
0.691084
S
1.101016
-1.26288
0.694782
SSW
0.96842
-0.5369
0.588351
SW
1.183057
-1.11483
0.66123
WSW
1.309815
-1.2669
0.687296
W
1.265947
-1.12645
0.60544
WNW
1.069527
-0.03671
0.621031
NW
1.126446
-1.04072
0.753814
NNW
1.100737
-0.90608
0.746383
从相关性来看在主要扇区上，测风数据与Merra点的相关性达到了0.6以上，因此这里订正结果可以作参考。
订正后，70m高度的平均风速为6.64m/s，根据相邻风切变计算，80m高度的平均风速为6.95m/s，90m高度的平均风速为7.22m/s。
4.风资源综合评价
本工程风能资源初步评价结论及建议如下：
（1）根据风电场实测数据计算得到场区实测年年平均空气密度值：
0001#塔处实测年年平均空气密度值为1.181kg/m3；
（2）0001#测风塔实测50m高度处年平均风速为6.3m/s，相对应平均风功率密度为241W/m2，测风塔处风功率密度等级为2级；
（3）0001#测风塔70m高度处年代表年平均风速为6.64m/s，相对应平均风功率密度为272W/m2。
（4）实测年0001#塔70m高度处全年主导风向为NW，频率为15.61%，次主导风向为S和NNW，频率为14.13%和11.16%。
实测年0001#塔70m高度处全年风能密度最大方向为NW，频率为24.39%，次大方向为NNW，频率为16.66%。
（5）综合考虑测风塔处50年一遇最大风速及湍流强度计算结果，本工程风电场内测风塔处IEC等级为IECⅢC级。
5.机组选型以及发电量计算
通过以上对风资源的分析，推荐GW121-2.5MW风电机组，轮毂高度为90m。
计算资料收集：
本次仅收集到风电场0001#测风塔实测数据以及厂家提供的测风塔数据。
本次计算采用wasp10.0软件，计算风电场风资源如下图所示：
采用测风数据，按照可研风机点进行排布，，折减按照0.70取值，计算风电场发电量。
重新排布后的风机点位如下图所示：
图7风机排布以及风资源分布图
发电量计算如下表：
表9发电量计算表
Site
Location[m]
Elevation[m]a.s.l.
轮毂高度[m]a.g.l.
平均风速[m/s]
考虑尾流后的上网电量[GWh]
尾流折减[%]
上网电量[GWh]
等效满发小时数（h）
1
（38554880,4568538）
1365.848
90
7.19
10.087
1.63
7.0609
2824.36
2
（38555570,4568862）
1362.865
90
7.18
9.894
3.33
6.9258
2770.32
3
（38556170,4569052）
1360.106
90
7.17
9.718
4.78
6.8026
2721.04
4
（38555090,4567868）
1368.985
90
7.2
9.969
3.01
6.9783
2791.32
5
（38556540,4568398）
1363.313
90
7.18
9.378
8.44
6.5646
2625.84
6
（38556120,4567540）
1367.849
90
7.2
9.529
7.22
6.6703
2668.12
7
（38556700,4567716）
1367.017
90
7.2
9.204
10.39
6.4428
2577.12
8
（38557200,4568033）
1368.309
90
7.21
9.326
9.44
6.5282
2611.28
9
（38556200,4566824）
1368.953
90
7.2
9.659
5.92
6.7613
2704.52
10
（38556580,4567156）
1368.433
90
7.2
9.219
10.24
6.4533
2581.32
11
（38557380,4567353）
1369.177
90
7.2
9.149
10.94
6.4043
2561.72
12
（38558010,4567577）
1371.312
90
7.2
9.555
6.98
6.6885
2675.4
13
（38555660,4565667）
1370.631
90
7.18
9.992
2.38
6.9944
2797.76
14
（38557200,4566289）
1369.399
90
7.19
9.353
8.81
6.5471
2618.84
15
（38557580,4566670）
1369.54
90
7.19
9.28
9.52
6.496
2598.4
16
（38555910,4565120）
1370.903
90
7.18
9.815
3.98
6.8705
2748.2
17
（38556480,4564837）
1370.556
90
7.18
9.668
5.42
6.7676
2707.04
18
（38557000,4565088）
1369.93
90
7.18
9.644
5.77
6.7508
2700.32
19
（38557000,4565763）
1369.715
90
7.19
9.356
8.72
6.5492
2619.68
20
（38557970,4566022）
1369.744
90
7.18
9.441
7.8
6.6087
2643.48
平均
1368.129
90
7.19
9.5618
6.736
6.693
2677
通过计算，单机平均上网电量为6693兆瓦小时/年，等效满发小时数为2677h。
6.不确定性分析以及建议
1.本次计算无实测地形图，并且风电场范围坐标未获取，因此需要核实重新排布的点位是否满足要求。
2.测风塔数据目前仅获取了0001#，采用计算数据为2010年数据，代表年订正采用部分扇区相关性较差，因此代表年订正存在一定误差。
3.由于测风塔高度只有70m，而轮毂高度90m高度，因此测风塔在垂直外推存在一定的不确定性。
4.本项目总容量49.5MW，本次计算按照50MW计算，
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