摘要：风电场的年发电量是指各台风力发电机组年发电量的累计，在风电场可行性评估工作中，风电场年发电量的估算非常关键。为了准确计算风电场年发电量，最理想的情况就是在每个风力发电机的拟安装位置设置适合高度的测风塔进行实际测量，这种方法虽然可以提高准确性，但经济性差、工程实践不易施行。常用方法是在风电场选择若干具有代表性的地点设置测风塔用于风资源的评估，而其他风力发电机组布置点处的风资源通常采用行业内通用的风资源评估软件进行估算。
关键词：复杂地形；风电场；风资源；风场选址
如今我国对能源的需要和风力本身储量大、无污染、分布广泛等特点，使得国家和社会对于风力的开发日益关注，风力开发的工程也在越来越多平原展开。但是在复杂地形下，风力开发比较困难，存在着安装测风塔、在地形建模和数据计算的困难。开发风能资源之时，尤其在复杂地形中的风电项目会遇到更多的难题，复杂地形中的风资源分析以及风电场选址就是其中的关键问题。
1风资源评估
1.1陆上风资源评估
最近这些年，风电行业发展的越来越快，所有风电企业都得到了许多丰富的经验，特别是在陆上风电场，与其紧密相关的一些先进的技术也越来越成熟。但是目前，国际风电已经被开发了很多，所以适宜开发风电的地区数量也不再那么多，所以日后的陆上区域的风电开发会把重心移到山区。
1.2近海风能资源评估
在未来风电的发展过程中，近海风电将成为被重点开发的对象。海上气象要素是特别不容易用肉眼来观测的，特别不容易得到真实测量参数，所以，必须借助独特的研究技术来得到特定的数据类型，以此来评估海上风能资源。基于经验与研究结果我们可以知道，在开展海风资源评估的过程当中必须细心考虑以下可能造成不利影响的因素：
（1）能影响距离与范围的尾流;
（2）可能影响机组维护和机组可利用率的恶劣气候;
（3）温度能够影响的范围到底有多大;
（4）离岸远不远影响着风速大小。由于海上与路上不同，海上是没有那么多地貌特征带来的影响的，所以湍流度非常小，而掺混能力又不足，这使得机组尾流能影响长距离、广范围。此外，海上存在海浪、台风、盐雾等威胁机组正常运转的因素，一定程度上会降低机组的可利用率，尤其是目前，海上风电机组和施工技术都还不是特别先进。海面平滑使得风受到的摩擦力小，所以海上风速比陆上风速大，并且离岸越远，海上风速越大，已有国外研究证实，海岸能影响距海岸25km的近海风资源。往往默认海上风速应该比相应地方的滩涂大25%，发电量能够增加一半以上。
1.3风场长期风资源预测
在评估风场年发电量是否足够稳定时，年平均风速变化和风速频率分布非常重要。由气象站长时间观测数据发现，如果仅用1年的现场测风数据代表当地的长时间风速状况，很可能会引起误差，且误差能达到10%，而相应的发电量预测误差能接近15%。这在现场数据越少的情况下，误差越容易产生。在风速较低的区域，发电量会由于风速变化改变得更加明显，所以预测结果会有更大的误差。通常，年平均风速误差若有10%，那么发电量预测误差会达到20%。相反地，如果用3年的现场测风数据来代表当地的长时间风速状况，平均风速和年发电量与长期平均值之间的误差就会很低，只有3%和4%。由此可见，精准地预测现场长时间风况对于评估规划风电场的发电量至关重要。
2复杂地形风电场一体化优化设计
复杂地形风电场的设计过程中，对风电场的风力机排布进行优化，初步确定风电场的风力机机位，最终确定还需考虑风电场内的集电线路和检修道路布置。因此，本文提出在微观选址优化的基础上，进一步优化集电线路和检修道路的布置。
2.1微观选址优化设计
本文所研究的问题是依据风资源分布、地形特征和机组参数等信息，如何在山地地形风场内微观选址。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当地形较复杂或不存在明显的风向时，就无法按照经验来布置机组，此时就需借助一些算法和策略优化机组布局。本文采用遗传算法，合理优化风力发电机组的位置使风力发电机组年发电量最大、尾流损失最小。风电场微观选址优化是多变量非线性优化问题，优化变量为每个风力机的位置坐标。对风电场进行布机时，考虑尾流的影响，避免风力机间间距过小，坐标要同时满足边界和间距约束条件。
2.2集电线路优化设计
当风电场处于复杂的山区地形，集电线路主要采用电缆直埋方式，受周围环境影响小。风力发电机组通过箱式变电站升压至35kV，经高压电缆直埋，利用箱式变电站高压侧的铜板母线进行环接，然后送至升压站。集电线路回路数由机组的分组方式决定。分组方式在一定程度上遵循平均分配的原则，但要考虑实际地形的影响，应保证各回路最大输出容量满足单回输送容量的限制。.
3复杂地形的风电场选址
3.1最好选在山顶部或顺风方向
复杂地形的风电场的选择，最好选在山的顶部或者顺风的方向。同时也可以选择坡度较大的地形，全力使用山体的加速效应，达到最优的风场资源。除此之外，我们也应充分考虑到地形的粗糙程度、加速效应、障碍物的遮挡效应等影响因素。许多情况下，风电场都会选择建在我国的内陆地区建设，但是在复杂地形的风力资源更需要得到开发。复杂地形风电场选址首先要判断和区分地貌特点，确定其有利地形条件，然后再考虑障碍物和粗糙度对气流的影响，以求在中、小尺度范围内选择最佳的场址。
微观选址通常要在宏观选址的前提下对风力发电场的机组布设位置做进一步细化工作，还要深入分析风力发电场的各项指标，以实现布机的合理化与科学化。所以如果在复杂地区建立模型，就应该充分考虑当时的地形情况，不能简单的将地形模拟成为单山或者双山的模型。根据风场和风场周围的大气稳定度不同，处于时刻变化的大气，应是我们以后在复杂地形建立模型的一个研究重点，在模拟和建立的过程中，将大气是否稳定作为风力资源稳定程度的重中之重;另外微观选址会采用到多种类型的数据，例如气候、天象、地形、地貌、输入风能以及WASP软件等，通过计算机固有功能来顺利完成复杂计算。
3.2准确规划测风塔数量和分布
在复杂地形建立风电场，应该充分根据地形的情况来布置合适的测风塔，尤其注重测风塔的数量和分布情况，如果分布不当，很容易出现数据与资源测评不准确的情况，对于风电场的建设影响重大。尤其是在建设风场是，风力发电机之间也会产生相互干扰，他们的组尾流产生的气动干扰，也会使电量下降。因此，如若安装多台风力发电机，应该要多多考虑它们之间的距离问题，避免产生相互影响。与此同时，也应该考虑到复杂地形的地质问题，它的稳定程度是否可以同时进行大规模的发电。除上述地形之类的选择，我们也应考虑到整体的国家政策、规划、征地以及设备技术等问题。
结束语
随着风电的不断发展，风电场所处的地形越来越复杂。复杂地形风电项目的风资源分析、风电场选址以及风机选型等内容均要比平坦地形中难于计算和确定。从评论到数据观察再到具体选址，复杂地形之下的风电场资源评估与风电场的建立，如果可以做出准确的数据评估，并使风电场建成，将是一个伟大的成绩，所以微观选址有益于提高风电场的整体发电量也有益于保持全场风电机组的载荷均衡性和运行维护效率。要考虑的重要因素。
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论文作者:王健
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：地形论文; 风电场论文; 发电量论文; 资源论文; 风速论文; 机组论文; 风电论文; 《电力设备》2018年第26期论文;