风电场可行性研究报告2风能资源.docx
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风电场可行性研究报告2风能资源
2风能资源
2风能资源
2.1区域风能资源概况
甘肃省风能资源理论储量为2.37亿kW，风能总储量居全国第五位。
根据全省气象站资料统计有效风能储量由西北向东南逐渐减少，风能丰富区为河西走廊西北部酒泉地区，年有效风能储量在800kW.h/m２以上，年平均有效风功率密度在150W/m２以上，有效风速时数在6000h以上。
酒泉地区南部为祁连山脉，北部为北山山系，中部为平坦的戈壁荒滩，形成两山夹一谷的地形，成为东西风的通道，风能资源十分丰富。
酒泉地区部分气象站风能资源统计见表2.1。
表2.1酒泉地区部分气象站风能资源情况表
气象站
测站高程（m）
平均风速（m/s）
风能密度（W/m2）
风能年储量（kw.h/m2）
玉门镇
1526
3.6
162.2
1080.9
马鬃山
1962
4.6
148.1
1017.0
鼎新
1177
3.3
138.9
833.6
瓜州
1171
3.4
140.4
875.1
2.2瓜州气象站
2.2.1气象站概况
瓜州县气象站位于瓜州县城北门外，东经95°46′，北纬40°32′，海拔高程1171m。
瓜州气象站于1951年1月设立，属国家基本气象站。
瓜州县属大陆性中温带干旱性气候，根据瓜州气象站1971～2000年30年气象资料统计，年平均气温8.8℃，年平均气压884.2hpa，年平均水汽压5.3hpa，年平均降水量53.6mm，沙尘暴日数6.9d，雷暴日数6.6d。
瓜州气象站气象要素统计见表2.2。
分析瓜州县气象站年平均风速年际变化，2005年后年平均风速突然增大。
经调查瓜州县气象站风速观测发现，2003年前风速测量一直采用人工站记录方式，人工记录测风仪为EL型，高度10.6m；于2003年开始人工站和自动站并行记录，自动站EL15-2/2A型，高度为10.6m，人工和自动站互为备份。
2005年前平均风速统计均采用人工记录数据，2005年1月开始采用自动记录数据。
经对比分析2004年人工和自动同期记录数据，人工比自动记录风速平均小0.5m/s左右。
本次将2005～2007年平均风速减去0.5m/s后和2005年以前平均风速组成一个系列进行分析。
表2.2瓜州气象站气象要素统计表（1971～2000年）
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
平均气压（hpa）
890.2
887.3
884.6
882.4
880.3
876.9
875.5
877.9
883.1
888.3
891.2
892.0
884.2
平均气温（℃）
-9.5
-4.4
-3.3
11.8
18.4
22.5
24.4
23.0
17.1
8.3
-0.8
-8.1
8.8
极端最高气温（℃）
10.6
20.7
25.4
35.0
35.8
38.7
39.6
40.4
36.7
31.3
23.6
12.1
40.4
极端最低气温（℃）
-29.1
-23.6
-19.0
-10.3
-2.9
2.2
5.9
5.3
-2.9
-15.4
-27.2
-27.5
-29.1
平均水汽压（hpa）
1.5
1.6
2.3
3.6
5.6
9.7
12.3
11.0
7.3
4.2
2.7
1.9
5.3
相对湿度（%）
52
38
31
28
29
38
43
42
40
40
48
56
41
降水量mm）
0.9
0.6
3.0
3.7
3.3
10.3
13.3
11.3
2.4
2.0
1.5
1.3
53.6
平均风速（m/s）
2.9
3.5
3.9
3.7
3.5
2.9
2.6
2.8
2.7
2.5
2.8
2.6
3.0
最多风向
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
频率（％）
36
39
39
32
32
27
24
31
32
30
33
32
32
2.2.2多年年平均风速
瓜州县气象站自1951年建站以来已有57年的气象观测资料，本阶段选取近30年（1978～2007年）的气象资料进行统计。
瓜州气象站1978～2007年年平均风速统计值见表2.3，年平均风速变化直方图见图2.1。
从图表中可以看出，从70年代到现在，瓜州气象站年平均风速有逐渐减少的趋势，与全国其它气象站近年来的变化基本一致。
瓜州气象站近30年平均风速2.62m/s，近20年平均风速2.36m/s，近10年平均风速2.13m/s，自1991年以后基本稳定在一个水平上。
表2.3瓜州气象站1978～2007年年平均风速统计表
年份
平均风速（m/s）
年份
平均风速（m/s）
1978
3.2
1993
2.5
1979
3.2
1994
2.4
1980
3.4
1995
2.3
1981
3.5
1996
2.6
1982
3.3
1997
2.5
1983
3.0
1998
2.0
1984
3.0
1999
2.3
1985
3.0
2000
2.1
1986
3.0
2001
2.4
1987
2.7
2002
2.4
1988
2.8
2003
2.0
1989
2.9
2004
2.0
1990
2.7
2005
2.0
1991
2.6
2006
2.0
1992
2.6
2007
2.1
均值
2.6
图2.1瓜州气象站1978～2007年年平均风速变化直方图
2.2.3月平均风速
瓜州气象站1978～2007年各月平均风速统计见表2.4，瓜州气象站1978～2007年各月平均风速直方图见图2.2。
由图表中可以看出，该地区2～5月风速较大，7～10月风速较小。
表2.4瓜州气象站1978～2007年各月平均风速统计表
风速：
m/s
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均
风速
2.5
3.1
3.5
3.3
3.0
2.4
2.2
2.3
2.3
2.1
2.4
2.3
2.6
2.2.4风向玫瑰图
根据瓜州气象站资料，瓜州气象站风向玫瑰图见图2.3。
从图2.3可看出，瓜州气象站风向以东风为主。
图2.3瓜州气象站风向玫瑰图
2.3风电场测风资料
2.3.1测风塔情况
为开发该区域风能资源，自1998年开始在该风电场场址附近先后设立了11座测风塔。
北大桥风电场各测风塔基本情况见表2.5，各测风塔地理位置图见图2.4。
表2.5北大桥风电场各测风塔基本情况表
测风塔
塔高（m）
测风时段
坐标（N，E）
高程（m）
测风塔配置
仪器
0392#
40
1998-11-24～1999-12-9
40°35.5′
95°46.7′
1205
风速：
10、30、40
风向：
10、40
NRG
112#
70
2004-11-1～2007-11-1
40°35.7′
95°46.6′
1213
风速：
10、25、50、60、70
风向：
10、70
NRG
3597#
70
2007-5-26～2008-6-14
40°35.2′
95°50.7′
1266
风速：
10、40、70
风向：
10、70
NOMAD
1304#
70
2006-12-27～2008-7-1
40°40.3′
95°32.1′
1203
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NRG
4404#
70
2008-1-27～2008-6-14
40°36.9′
95°56.5′
1203
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NOMAD
4738#
70
2008-1-27～2008-6-17
40°41.3′
96°14.1′
1397
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NOMAD
4744#
70
2008-1-27～2008-6-24
40°42.9′
95°42.3′
1302
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NOMAD
4893#
70
2008-1-27～2008-6-13
40°43.0′
95°47.5′
1328
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NOMAD
5963#
70
2008-5-7～2008-6-26
40°42.6′
96°17.5′
1429
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NRG
6322#
70
2008-5-20～2008-6-26
40°39.5′
95°46.0′
1249
风速：
10、30、50、70
风向：
10、70
NRG
6070#
100
2008-5-20～2008-6-26
40°46.3′
95°45.1′
1390
风速：
10、30、50、70、
90、100
风向：
10、70、100
NRG
2.3.2测风数据检验与处理
为了有效评估本风电场风能资源，本次对原始测风数据进行了验证，对其完整性和合理性进行了判断，检验出不合理的数据和缺测的数据。
按照GB/T18710-2002《风电场风能资源评价办法》，采用北京木联能软件公司编制的《风电场测风数据验证和评估软件》2.0版本对各测风塔的实测数据分别进行完整性检验、范围检验、相关性检验和风速变化趋势检验，检验项目如下：
（1）小时平均风速值范围为0m/s～40m/s；
（2）风向值范围0°～360°；
（3）当切入风速大于5.0m/s时，风速和风向连续6h无变化；
（4）小时平均风速变化小于6.0m/s；
（5）相隔高度在1m～20m条件下平均风速差小于2.0m/s；
（6）相隔高度在21m～40m条件下平均风速差小于4.0m/s；
（7）当切入风速大于5.0m/s时，风速标准差值小于10。
检验后列出所有不合理的数据和缺测数据及对应的时间，对不合理数据再次进行判断，挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组。
各测风塔数据检验结果统计见表2.6。
表2.6北大桥风电场各测风塔测风数据检验统计表
塔号
应有数据
缺测数据
不合理数据
有效数据
有效数据完整率
112#
（2004.11～2005.10）
52560
4374
44
48142
91.59%
112#
（2006.1～2006.12）
52560
0
145
52415
99.72%
3597#
（2007.6～2008.6）
52704
0
859
51845
98.37%
1304#
（2007.6～2008.6）
52704
0
65
52639
99.88%
4404#
（2008）
52704
32566
202
19936
37.83%
4738#
（2008）
52704
33174
486
19044
36.13%
4744#
（2008）
52704
31008
274
21422
40.65%
4893#
（2008）
52704
32835
270
19599
37.19%
5963#
（2008）
52704
45591
193
6920
13.13%
6322#
（2008）
52704
47358
19
5327
10.11%
6070#
（2008）
52704
48348
109
4247
8.06%
检验测风数据发现的问题及处理方法：
（1）3597#测风塔在设立时间序列时设置有误，误将2007年设置为2006年，本次对年份进行了修改后，和其他测风塔同期测风数据进行相关分析，相关系数仅为0.2左右，相关性较差。
经分析2008年为闰年，2月为29天，将2008年3月1日改为2008年2月29日后，和其他测风塔同期测风数据进行相关分析，相关系数在0.9左右，相关性较好。
（2）3597#测风塔10m风向自2008年3月2日15：
00时开始数据错误，经调查是由于10m风向标坏损造成，用70m风向数据直接替代10m风向数据。
（3）3597#测风塔70m高度风速在2007年9月26日06：
50～2007年9月26日16：
00期间突然增大，最大时超过40m高风速5倍以上，检查另外的测风塔同时期测风数据，无此类现象。
此段70m高度风速用40m高度风速插补。
（4）经检查0112#测风塔缺测2005-06-01～2005-06-30、2005-11-01～2006-01-01、2007-05-15～2007-08-02段测风数据。
测风数据检验处理后，北大桥各测风塔不同高度实测月平均统计见表2.7。
表2.7北大桥各测风塔实测不同高度月平均风速统计表
单位：
m/s
测风塔
高度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均
0392#（1998.12-
1999.11）
40m
6.4
7.5
7.9
7.3
9.0
8.4
9.1
8.5
7.6
7.1
6.6
5.9
7.64
0112#
（2004.11-
2005.10）
10m
5.9
6.5
8.2
6.3
6.3
5.7
6.8
6.3
4.9
5.4
5.9
6.14
60m
7.2
8.0
10.0
7.6
7.8
6.9
8.4
8.2
6.2
6.5
7.4
7.57
70m
7.4
8.2
10.2
7.7
7.9
7.0
8.5
8.3
6.3
6.5
7.5
7.70
0112#
（2006.01-
2006.12）
10m
4.6
5.3
5.7
6.0
5.9
6.0
6.5
7.1
7.5
5.1
5.4
5.1
5.84
60m
5.7
6.6
7.1
7.3
7.3
7.4
7.8
8.7
9.3
6.3
6.7
6.4
7.21
70m
5.8
6.7
7.2
7.5
7.4
7.5
7.9
8.8
9.5
6.4
6.8
6.5
7.32
3597#
（2007.6-
2008.6）
10m
5.3
5.4
6.5
5.3
6.6
6.1
7.0
6.7
7.0
5.7
5.6
5.6
6.08
40m
6.5
6.4
7.8
6.4
8.1
7.3
8.1
8.1
8.4
6.7
6.6
6.5
7.26
70m
6.9
6.7
8.2
6.6
8.6
7.9
8.7
8.7
9.0
7.1
7.1
6.9
7.73
1304#
（2007.6-
2008.6）
10m
5.5
6.0
7.3
6.1
7.6
6.7
8.0
7.5
7.7
6.5
5.9
5.8
6.72
30m
5.7
6.0
7.7
6.3
7.9
6.9
8.4
7.9
8.1
6.7
6.0
5.9
6.98
50m
5.8
6.2
8.1
6.5
8.3
7.3
8.7
8.2
8.4
6.9
6.2
6.0
7.21
70m
5.9
6.3
8.2
6.6
8.4
7.4
8.7
8.4
8.5
7.0
6.3
6.2
7.32
4404#
（2008）
10m
5.0
6.3
5.4
6.7
5.1
5.69
30m
5.8
7.2
6.0
7.5
5.7
6.43
50m
6.2
7.8
6.7
8.3
6.6
7.07
70m
6.3
7.9
6.7
8.4
6.5
7.12
4738#
（2008）
10m
5.5
6.6
5.5
6.1
5.5
5.77
30m
6.3
7.7
6.4
7.1
6.5
6.72
50m
6.6
8.2
6.8
7.6
7.0
7.13
70m
7.0
8.5
7.0
7.9
7.2
7.43
4744#
（2008）
10m
5.6
6.3
5.6
6.7
5.9
5.94
30m
6.3
7.1
6.4
7.9
6.9
6.81
50m
6.2
7.4
6.4
8.1
7.1
6.94
70m
6.5
7.6
6.6
8.4
7.4
7.22
4893#
（2008）
10m
5.6
6.6
5.6
6.6
6.2
6.04
30m
5.9
7.2
6.0
7.3
6.9
6.54
50m
6.4
8.0
6.6
8.0
7.7
7.21
70m
6.5
8.1
6.7
8.3
8.0
7.35
5963#
（2008）
10m
6.0
5.5
5.76
30m
7.0
6.4
6.72
50m
7.6
6.9
7.25
70m
7.7
7.0
7.36
6322#
（2008）
10m
6.2
5.9
6.02
30m
7.1
6.8
6.90
50m
7.6
7.2
7.35
70m
8.0
7.5
7.69
6070#
（2008）
10m
5.8
6.0
5.95
30m
6.9
7.1
7.05
50m
7.2
7.5
7.41
70m
7.4
7.6
7.59
90m
7.4
7.8
7.72
100m
7.6
7.9
7.82
2.3.3测风数据插补延长
4738#与1304#测风塔直线距离59.1km，4738#与3597#测风塔直线距离35.5km，其间地势开阔，地形平坦。
对4738#与1304#测风塔、4738#与3597#测风塔同期70m高风速分别进行相关性分析。
4738#与1304#测风塔70m高风速总体相关系数0.818，主风向相关系数大于0.810；4738#与3597#测风塔70m高风速总体相关系数0.832，主风向相关系数大于0.792。
1304#与4738#测风塔70m风速相关分析图见图2.5，3597#与4738#测风塔70m风速相关分析图见图2.6，相关方程及相关系数见表2.8。
本次分别用1304#和3597#测风塔70m测风数据相关插补4738#测风塔缺测数据，得到两套4738#测风塔2007-06-12～2008-06-13一整年的测风数据。
相关插补后两套4738#测风塔不同高度月平均统计见表2.9，4738#测风塔和1304#、3597#测风塔同期月平均风速变化曲线见图2.7。
表2.81304#与4738#、3597#与4738#测风塔70m高度同期风速相关性分析
1304#与4738#
象限
相关方程
相关系数
象限
相关方程
相关系数
N
Y=0.953X
0.557
S
Y=0.925X
0.760
NNE
Y=0.916X
0.769
SSW
Y=0.969X
0.909
NE
Y=0.878X
0.749
SW
Y=1.106X
0.921
ENE
Y=0.916X
0.810
WSW
Y=1.017X
0.661
E
Y=0.978X
0.896
W
Y=1.133X
0.864
ESE
Y=0.982X
0.920
WNW
Y=1.172X
0.854
SE
Y=1.007X
0.710
NW
Y=1.045X
0.725
SSE
Y=0.911X
0.372
NNW
Y=0.963X
0.675
3597#与4738#
象限
相关方程
相关系数
象限
相关方程
相关系数
N
Y=1.132X
0.747
S
Y=0.905X
0.923
NNE
Y=0.982X
0.669
SSW
Y=0.900X
0.935
NE
Y=0.921X
0.760
SW
Y=1.107X
0.930
ENE
Y=1.019X
0.792
WSW
Y=1.020X
0.693
E
Y=0.901X
0.918
W
Y=1.118X
0.848
ESE
Y=0.982X
0.943
WNW
Y=1.200X
0.872
SE
Y=0.963X
0.773
NW
Y=1.092X
0.743
SSE
Y=0.992X
0.646
NNW
Y=1.114X
0.759
表2.94738#测风塔插补延长后不同高度月平均风速统计表单位：
m/s
测风塔
高度
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均
4738-
1304
（2008）
10m
4.5
5.
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