一种高海拔山地风电场微观选址方法技术

本发明专利技术公开了一种高海拔山地风电场微观选址方法，属于风力发电场工程设计技术领域。该方法包括：步骤S1，测风数据分析；步骤S2，风能资源模拟；步骤S3，机组选型；步骤S4，确定有效开发区域；步骤S5，风电机组优化排布。本发明专利技术方法解决了当前高海拔山地风电场设计中无法合理准确地进行微观选址的技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电场工程设计
，具体涉及一种高海拔山地风电场微观 选址方法。
技术介绍
风能资源是可再生清洁能源，风力发电是新能源领域中技术最为成熟、最具规模 开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，目前已在全球大规模开发利用。我国风能资 源较为丰富，大规模发展风电对应对国际金融危机、缓解能源、环境的压力，促进国民经济 社会可持续发展具有重要意义，也是我国作为一个负责任的发展中国家应对气候变化，实 现对世界关于提高非化石能源消费比例和减少co2排放量庄严承诺的有效措施，国家层面 也相继出台一系列法律法规鼓励风电项目的发展。据悉，2015年全国风力发电目标累计并 网风电装机超过1亿kW，2020年并网风电装机超过2亿kW。 就早期的资源普查情况而言，我国风能主要分布于包括黑吉辽、内蒙古、甘肃、新 疆、河北等在内的"三北"地区，这些地区风能资源丰富、土地开发利用程度低、建设条件好， 适合建设大规模风电场，风电发展速度较快，目前已规划多个千万千瓦级风电基地。但"三 北"地区大部分区域负荷水平比较低，无法解决大规模风电场电力消纳问题，而且由于风电 出力的随机性特点，需要依靠强大电网的支撑，目前局部地区的风电场建设速度已超过电 网的承受能力。受制于电网外送通道等原因，目前"三北"地区弃风现象较为严重，风电事 业发展放缓。随着全国风能资源普查的深入推进，已查明位于我国西南部的云、贵、川及西 藏地区高海拔山区也具有丰富的风能资源，随着风电技术进步以及交通运输、外送通道以 及电网接入等外部条件的改善，高海拔山地风电场建设正处在快速发展阶段。 风电场微观选址是风电场建设前期工作的重要环节，主要是根据风能资源条件， 在保证风电机组安全的前提下，确定每台风力发电机组的位置，以充分提高发电量，有效规 避地质灾害、社会动乱等投资和社会风险，实现投资项目综合效益最大化。而风电机组的布 置便是风电场微观选址过程中的一项重要工作。根据DL/T5383-2007(风力发电场设计技 术规范）的要求，风力发电机组布置尽量紧凑规则整齐，有一定规律，以方便场内配电系统 的布置，减少输电线路的长度。风力发电机组按照矩阵布置，行必须垂直风能主导方向，同 行风力发电机组之间距离不小于3D，行与行之间距离不小于各列风力发电机组之间交 错布置。如此规定的初衷主要是出于有效降低风电场的尾流影响。然而，高海拔山地风电场 平均海拔均在2500m以上，相较于平坦地形风电场，成风机理差异较大，地形地貌也更为复 杂，风能资源受地形的影响变化较大，而且气候条件多变、地质灾害多发、交通运输条件差， 现有道路基本无法满足风电场超长超重部件的运输要求。风电场普遍涉及风景名胜区、国 家级公益林以及水源保护地等环境敏感因素，可开发区域较小，基本属于分散式开发，而且 距离负荷中心较远，电网建设薄弱，接入系统条件较差。这些典型特征决定了平坦地形风电 场的建设经验并不适用于高海拔山地风电场。 目前对高海拔山地风电场微观选址方法的研宄比较少，大多仍处于探索阶段。专 利CN201110180455提供了一种复杂地形下提高风能利用的方法，通过，获得风电场内各风 电机组位置处50年一遇最大风速和平均风速数据，在满足安全性要求的范围内调整各风 机的风轮直径和轮毂高度，以获得最佳发电量，但是该方法并未涉及风电机组之间的布置 准则。专利CN201110180454. 8提供了一种提高风能利用的风机布置优化方法，通过增加 垂直冬季限电季节风能主导风向的行内的风机间距，减小平行冬季限电季节风能主导风向 的行内的风机间距，以在限电情况下提高风能利用率，但该方法仅适用于夏季与冬季风能 主导方向基本垂直而且冬季需要集中供暖的地区，显然在我国西南地区并不适用。专利 201410278206. 0公开了一种高海拔山区模糊多准则风电场选址方法，运用层次分析法构建 递阶层次模型，借助地理信息系统平台建立风电场空间数据库，采用模糊集理论度量风电 场适宜度，利用空间分析技术提取风电场适宜范围，但仅限于风电场宏观选址阶段，并未涉 及风电场微观选址的相关内容。
技术实现思路
为了解决当前高海拔山地风电场设计中无法合理准确地进行微观选址的技术难 题。本专利技术公开了一种适用于高海拔山地风电场的微观选址方法，该方法包括：步骤S1，测 风数据分析，即对拟建风电场内各测风塔的测风数据进行分析；步骤S2,风能资源模拟，即 利用CFD方法对拟建风电场内区域风能资源进行模拟分析；步骤S3,机组选型，即根据风能 资源计算结果初步确定拟用风力发电机组的规格；步骤S4,确定有效开发区域，即根据拟 建风电场区域的环境敏感因素调研结果确定有效开发区域；步骤S5,风电机组优化排布， 即根据风能资源模拟结果在有效开发范围内按照一定的布置准则对风电机组进行优化排 布。 根据本专利技术所述高海拔山地风电场的微观选址方法的一个方面，步骤S1利用 MERRA数据对测风数据进行长序列订正，并根据相关标准对订正数据进行分析，获取空气密 度、风速和风功率密度年内变化、风速和风功率密度日变化、风速和风能频率分布、风向频 率和风能密度方向分布、风切变指数、端流强度、Weibull分布以及五十年一遇最大风速和 极大风速等各项风资源参数。 根据本专利技术所述高海拔山地风电场的微观选址方法的一个方面，步骤S2根据订 正后的测风数据和实测地形图，利用CFD方法对拟建风电场内区域风能资源进行模拟分 析，获取意向高度处的各项风资源参数。 根据本专利技术所述高海拔山地风电场的微观选址方法的一个方面，步骤S3根据步 骤S2的计算结果，确定拟用风电机组的安全等级，再次基础上初步选择拟用风电机组的叶 轮直径等参数； 根据本专利技术所述高海拔山地风电场的微观选址方法的一个方面，步骤S4对拟建 风电场区域的环境敏感因素进行调研，拟开发区域扣除这些敏感区域后即为有效开发范 围； 根据本专利技术所述高海拔山地风电场的微观选址方法的一个方面，步骤S5中的 布置准则是：风电机组布置在风功率密度较大的区域，通常沿山脊单排布置，局部开阔 地带可多排布置，但需前后错开，以减小尾流影响，风机间距在水平面投影距离L满足：其中0为主导风向与山脊走向的夹角。 根据本专利技术所述高海拔山地风电场的微观选址方法的一个方面，1^和1^2的取值满 足： 当主导风向为单一扇区且风能集中度大于50%时， 1^= (4. 5 ~5. 5)D，L2= (1. 8 ~2. 2)D 当主导风向集中在两扇区且各扇区风能集中度不大于40%时， (4. 5 ~5. 5)D，L2= (2. 5 ~3)D 当主导风向集中在三扇区且各扇区风能集中度不大于25%时， (6 ~10)D,L2=(3 ~4)D 其中D为风电机组叶轮直径，当有多种机型进行混合布置时，D取前后两种叶轮直 径的平均值。当风速较大时，括号内系数取较大值，反之亦然。 本专利技术的技术效果体现在： 1)在高海拔山地风电场微观选址过程中，利用MERRA数据对测风数据进行长序列 订正，利用订正数据进行风能资源分析，从而有效避免了由于风电场场址一般较为偏远，与 参证站之间距离较远，地形环境也有一定程度的差别，导致参证站气象数据和风电场内实 测数据相关性较差，利用参证站数据对测风数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高海拔山地风电场微观选址方法，其特征在于，该方法包括：步骤S1，测风数据分析，即对拟建风电场内各测风塔的测风数据进行分析；步骤S2，风能资源模拟，即利用CFD方法对拟建风电场内区域风能资源进行模拟分析；步骤S3，机组选型，即根据风能资源计算结果初步确定拟用风电机组的规格；步骤S4，确定有效开发区域，即根据拟建风电场区域的环境敏感因素调研结果确定有效开发区域；步骤S5，风电机组优化排布，即根据风能资源模拟结果在有效开发范围内按照一定的布置准则对风电机组进行优化排布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁德正，汪玉华，付剑波，张怀孔，范守元，朱向东，黄劲明，李舟，杨祖照，张亚军，张雯涛，金钰磊，姚凯旋，仝旭波，尹鸿儒，黎萧，
申请(专利权)人：中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53