昌马风电场风资源状况分析

摘 要：依据气象站和风电场测风塔10m、30m、50m、70m高度测风数据，通过计算年平均风速、风切变指数、平均风功率密度、风向和风能玫瑰图及湍流强度，对昌马风电场90m高度风能资源进行评估，计算结果表明该风电场90m高度年有效风速时数为8006h，风功率密度等级达到3级，无效风速少，无破坏性风速，风电场风能资源比较丰富，风速年内变化小，全年均可发电。
　　关键词：昌马风电场；风资源；状况；分析
　　引言
　　已有大量文献[1-6]对国内外拟建风电场的风能资源和储量评估进行了研究，因风速的变化是随机的，受地理位置、气象条件、人类活动等诸多不确定因素的影响，对风能资源评估所采用的方法也不尽相同。风能资源评估的可靠性直接决定了风电场投运后的经济效益和成败，可靠的风能资源是风电场微观选址、风机选型的直接依据。因此，在风电场前期选址、论证开发过程中，风能资源评估的可靠性显得尤为重要。文章结合玉门镇气象站30年的气数据和昌马风电场10m、30m、50m、70m高度1年的测风数据，利用Wasp软件对昌马风电场的平均风速、平均风功率密度、风向、湍流强度等进行计算，为风电场的建设提供理论依据。
　　1 昌马区域风资源概况
　　昌马地区位于甘肃省酒泉市，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，处于河西走廊的西段，风能资源丰富。
　　1.1 多年平均风速
　　距离昌马风电场最近的气象站为玉门镇气象站，玉门镇气象站为国家基本气象站，于1952年7月设立，观测至今，记录有完整连续的气象资料。根据1980年9月～2010年8月30年的气象资料进行统计，玉门镇气象站近30年平均风速3.29m/s，近20年平均风速3.05m/s，近10年平均风速2.96m/s，与测风塔同期的2008年9月～2009年8月的气象站风速为3.06m/s。
　　1.2 月平均风速
　　玉门镇气象站月平均风速见图2，由图表中可以看出，该地区11月～翌年4月风速较大，7～9月风速较小，即冬春季风大，夏季风小。
　　1.3 风向玫瑰图
　　根据玉门镇气象站资料，玉门镇气象站风向玫瑰图见图3，该地区盛行风向为东风、西风。在时间分布上，年盛行风向和季节变化基本一致，冬季盛行西风，夏季盛行东风。
　　1.4 风电场测风资料
　　昌马风电场在设立了一座70高测风塔，为了有效评估本风电场风能资源，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。
　　选取测风塔测风数据较为完整的2008年9月到2009年8月时段完整1年测风数据作为风能资源评估依据，该时段有效数据完整率为98.3%，大于90%，满足风电场设计要求。
　　表2 测风塔实测不同高度月平均风速统计表 （单位：m/s）
　　1.5 测风数据订正
　　为得到反映该风电场长期平均水平的风速代表性数据，借用玉门镇气象站长期测风资料对测风塔2008年9月到2009年8月时段测风数据进行订正。
　　玉门镇气象站与现场测风塔同期的测风时段平均风速为3.06m/s，
　　比近10年平均风速大3.27%，比近20年平均风速大0.33%，比近30年平均风速小4.25%，测风塔测风数据介于近20年和近30年之间。利用气象站资料对测风塔数据进行10年平均订正，测风塔订正前70m高度平均风速为7.89m/s，订正后平均风速为7.67m/s。
　　2 风电场风资源计算
　　2.1 空气密度
　　根据玉门镇气象站近30年平均气温、气压和水汽压计算空气密度，计算公式如下[7、8]：