分散式风电如何测风

2018年7月，四年一度的世界杯冠军归属在法国和克罗地亚的精彩角逐中火热揭晓。是否还有些意犹未尽?别着急，今天小编将带领大家进入分散式风电开发攻略的“决胜场”——测风篇，看看新疆金风科技股份有限公司(下称“金风科技”)如何解决“测风”——这一分散式风电前期选址中的难题。

风电开发如同足球场排兵布阵，都需秉承一个原则：位置、位置、还是位置!(重要的事情说三遍)测风参数是影响风电场以及风机位置的重要指标。事实上，前期无论对风资源作出何种程度的估计，都不如有台测风塔让人更有“底气”。

然而，分散式风电却缺少建测风塔这一过程。分散式风电在找到合适地点，掌握消纳情况后，再在该地点附近搜寻风资源。这种模式使得分散式风电风资源评估模式不同于集中式风电开发项目，若按照集中式风电项目开发办法进行风资源评估，尤其是对于小容量的风电场来说，倘若立塔测风一年，会大大增加时间和资金成本。

加之分散式风电项目自身的特点，一般开发地点周边无测风塔或测风数据较少。如何准确快速进行风资源评估是分散式风电开发需要解决的一大难题。

针对分散式风电测风难的问题，金风科技使用GOLDWRF虚拟测风塔和雷达测风技术，推出“仿真模拟+实测”的分散式资源微观评估模式，“点面结合”，两大技术“两点一站式”解决测风问题。

GOLDWRF虚拟测风塔

针对分散式风电宏观选址风图谱偏差大、项目无测风塔、测风数据质量不高、仿真模型偏差大等业务场景“痛点”，金风科技通过与国内外多家权威气象机构合作，将风电行业中的两大数据——测风塔观测和中尺度数据融合，形成独具风电特色的资料同化系统，同时结合全国大部分区域的气象条件和地形分布特点，优化风资源模拟系统，让模拟更加“智慧”，也更具中国特色。

对于具体的分散式项目而言，金风科技在此模拟系统基础上，利用多种数据源，根据各地区不同条件设置优选的参数方案;在分析过程中，金风科技根据不同的地形条件及项目特点使用不同的后处理方式，在这些排列组合的结果中，比选更优方案结果，输出完整年风速数据，提升中尺度风速模拟精度。

截至今年7月初，金风科技使用虚拟测风塔技术支持的分散式项目包含复杂山地、平原、沿海地区;南至广西山区，北至内蒙大漠，东至江苏沿海。针对目前已仿真的地区，单个分散式风电项目分析可控制在2个工作日内提供目标区域的完整年风速数据，大大减少时间及人工成本。

说到这里，不得不问，虚拟测风塔的准确度到底表现如何?这里我们分为无测风观测数据和有测风数据但代表性不佳的两种情况来验证。

首先是无测风数据的情况：以河南某项目为例，金风科技以模拟风速来代替测风塔实际观测的风速，风速偏差控制在5%以内。A、B、C分别是河南省某三个地点的真实测风塔、传统中尺度以及GOLDWRF虚拟测风塔得到的同期平均风速结果。可以看出，传统中尺度数据在模拟风速时均有不同程度的偏差，而GOLDWRF的虚拟测风塔数据则基本接近真实测风塔结果，较传统中尺度数据精度可提升4~10%。

第二是有测风数据但代表性不佳的场景：金风科技运用多个测风塔在两地试验，经过上千次试验验证，当测风数据完整年有效率达到30%，也就是拥有3个月左右的有效测风塔数据时，虚拟测风塔结果与真实测风数据的偏差最优可以控制在0.1m/s。同理可得，对于分散式无测风塔的情况，若使用雷达测风，测风时长大于3个月的数据偏差可控。

↑测风塔数据不同完整率情况下虚拟测风塔结果准确性

可见，若场区附近存在已有观测数据，虚拟测风塔的精度会更加有保障。

雷达测风

根据中国气象局出台的《分散式风力发电风能资源评估技术导则(QX/T308—2015)》规定，分散式风电风资源评估可采用数值模拟的方法，但是仅依靠数值模拟方法，无法对现实湍流及风切变情况准确把握，机组产能和机组安全性存在风险。这时就需要——激光雷达出场了。激光雷达设备的测量精准度、测量范围、可移动性均能满足分散式风电项目对风资源评估要求，既保证了数据准确性还能够节省立塔时间，节约时间成本。

↑某分散式风电场激光雷达测量安置图

激光雷达测量数据结果与测风塔相比，准确度表现如何?金风科技对平坦地形情况下的雷达观测性能进行了总结，结果显示，雷达测风在多项指标上都表现出良好的误差可控性。

在平坦地形条件下，为防止激光雷达的激光光束打到测风塔上，我们可将激光雷达设置在距离参考测风塔约10m~15m位置处。

↑激光雷达与参考测风塔位置示意

↑试验结果图示

从上图的试验结果可看出，激光雷达与测风塔相比，雷达测风结果的各项指标准确性上均有一定的可信度，尤其在80m、100m高度的测风结果与测风塔结果相差无几。当然雷达测风收到仪器性能的影响，不同的场景设备需要特别注意设备的校准、安装地点的气候条件(湿度、雷暴天气)等情况。

目前，金风科技雷达测风的足迹已遍布国内20余个省份，支持项目上百余个。可以说，激光雷达是分散式风电开发的“必备好物”。

结语

对于复杂山地、海上风电等场景，风资源评估的精准度关系重大。举例来说，即便是平均风速误差达到1%，也能导致风能3%的误差，严重影响风电场收益。随着我国风电产业重心南移，分散式风电发展速度加快，越来越多的分散式风电项目将逐步拉开建设帷幕。因此，为了代替成本高且繁重的立塔工作，获得高品质的风资源数据，采用虚拟测风塔和激光雷达进行精细化测风将是未来分散式、海上风电等风资源评估的重要发展趋势。在这一背景下，为了代替成本高且繁重的立塔工作，获得高品质的风资源数据，结合虚拟测风塔和激光雷达开展的测风新路径将是未来分散式、海上风电等风资源评估的重要发展趋势。

来源：金风科技