锡林郭勒盟正镶白旗建设495mw风电场工程可行性研究(编辑修改稿)

锡林郭勒盟正镶白旗建设495mw风电场工程可行性研究(编辑修改稿)内容摘要：

1982 1994 备 注： 1971～ 2020 年年平均风速为 表 24气象站多年逐月平均风速 单位： m/s 备注：统计年限为 1996～ 2020 年 月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 平均 风速 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 9 图 21气象站多年年平均风速变化图 图 22气象站多年平均风速年内变化图 多年平均全年各风向频率 统计正镶白旗气象站 1971～ 2020 年多年平均全年各风向频率，主导风向为 WNW，相应频率为 %，详见表 25 和图 23。 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 10 表 25气象站多年平均全年各风向频率 （ %） 风向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW C 频率 3 2 1 1 1 1 2 4 6 7 7 7 10 13 6 5 22 注：统计年限 1996年～ 2020年 图 23 气象站多年（ 19962020）平均年风向玫瑰 风电场风力资源评价 风电场测风情况概 述 测风的目的在于掌握风场风速在平面上的分布及随高度变化的情况，确定其是否具有开发价值。 自 2020 年 12 月开始在正镶白旗地区选址测风。 由于风电场区域地势开阔，平坦，本次测风立 70m 高测风塔 1 座，并分别观测 10m、 40m、 50m 和 70m 四个高度的风速， 10m 和 70m 两个高度的风向，采用了进口 NRG 测风设备，其中 70m 高安装两个风速传感器，其余各高度均安装一个风速传感器， 10m、 70m 各安装 1 个风向传感器，同时在 10m 高安装温度、气压传感器各一个。 所采用的进口风速传感器均经标定。 测风塔 位置示意图见图 24，测风塔的布置基本可以反映风电场区域内的风资源分布情况。 测风设备安装情况见表 26 和表 27。 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 11 表 26 测风塔安装位置表 测风塔高度 地点 东经 北纬 塔基高程 (m) 70m 塔位 115176。 29′34″ 42176。 28′15″ 1239 表 27风场测风仪安装高度及编号 测风塔高度 测风仪安装高度 设备型号 观测项目 70m 10m NRG40 风速传感器 NRG200 风向传感器 110S 温度传感器 BP20 气压传感器 风速、风向、温度、气压 40m NRG40 风速传感器 风速 50m NRG40 风速传感器 风速 70m NRG40 风速传感器 风速、风向 NRG200 风向传感器 测风数据的处理 参照 GB/ T 187092020《风电场风能资源测量方法》及 GB/T 187102020《风电场风能资源评估方法》，根据风场测风获得的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检验出不合理及缺测数据，经处理后整理出 2020 年 1 月 1 日至 2020 年 12月 31 日连续完整的风场逐时测风数据。 完整性检验 (1) 检查测 风塔各高度上测风数据的数量是否等于预期记录的数量，结果见表28。 (2) 检查测风塔各高度上测风数据的时间顺序是否符合预期的开始、结束时间，中间是否连续。 检查结果为：测风塔各高度上测风数据是连续的，但是也存在一定的缺测现象， 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 12 其中， NRG 由于维修设备，缺测五次（每十分钟记录一次），该仪器的数据缺测率几乎为 0，风向数据缺测较多，为 %～ %，缺测主要出现在冬季，原因是此地区冬季风大持续时间长且风、雪、沙尘交加，容易引起风向仪被冻住或增大转轴摩擦力。 表 28 测风数据及缺测次数统计表 项 目 观测日期 总测次（次） 风速缺测（次） 风向缺测（次） 缺测合计（次） 缺测率（ %） 10m、 40m、50m、 70m风速气温、气压 52704（次 /十分钟） 5 0 5 10m风向 8784（次 /小时） 0 535 535 70m风向 8784（次 /小时） 0 335 335 合 计 333792 30 870 900 从表 28 可以看出，风电场缺测数据较少，其中 风速的缺测率几乎为 0， 10m和70m 风向的缺测率分别为 %和 %,总得测风数据缺测率为 %，即测风完整率为%，满足 GB/ T 187092020《风电场风能资源测量方法》中所规定的测风完整率大于 98%的要求。 合理性检验 测风数据主要参数的合理范围、相关性及趋势性检验的参考值及实测不合理数据统计见表 29。 表 29 中，风速、风向和气温实测数据均在合理范围内。 测风塔风速相关性不合理数据比例≤ %；风向相关性不合理数据比例在%～ %之间。 趋势性不合理判别中 ，气压不合理数据比例 %，气温不合理数据比例 %，风速不合理数据比例为 % ～ %。 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 13 表 29 实测不合理数据统计 塔号 测风高度 (m) 主要参数 合理参考值 次数 总测次 （次 /小时） 比例 (%) 1 10m、 40m、 50m、70m、气温、气压 0≤平均风速小时平均值 40m/s 0 70272 0176。 ≤风向小时平均值 360176。 0 35136 76kPa气压小时平均值 88kPa 0 8784 平均风速的 1小时变化 6m/s 163 70272 平均温度的 1小时变化 5176。 C 5 8784 平均气压的 3小时变化 1kPa 1 8784 70m/50m高度小时平均风速差值 70m/40m高度小时平均风速差值 70m/10m高度小时平均风速差值 70m/50m高度小时平均风速差值 40m/10m高度小时平均风速差值 70m/40m高度小时风向差值≤ 176。 1519 8784 40m/10m高度小时风向差值≤ 176。 735 8784 缺测和不合理数据的处理 a) 风速处理 通过对同一方向不同高度的仪器或同一高度两台仪器进行对比分析，将测风塔缺测风速采用同一高度数据进行替换或利用风切变幂率公式推算各高度缺测风速的方法处理。 b) 风向处理 对于风向缺测数据及因仪器故障等因素所产生的不合理数据，通过对同一方向 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 14 不同高度的仪器进行对比分析，采用 相邻高度互为替换。 不同高度风向相差大于 176。 的数据主要用上层数据替换下层数据，并对比分析各高度的风向频率，进行适当的调整。 c) 气压处理 对于因仪器故障等因素所产生的不合理数据，采用相邻小时数据替换。 测风有效数据完整率计算 有效数据完整率按下式计算： 有效数据完整率 =（ 应测数目 缺测数目 无效数据数目） /应测数目 100% 经计算正镶白旗风电场有效数据完整率为： (3337929002687)/ 333792 100%≈ %，满足 GB/T 187102020《风电场风能资源评估方法》 规定的有效数据完整率大于 90%。 风电场实测年风能要素计算 测风数据经处理后，整理出 2020 年 1 月 1 日至 2020 年 12 月 31 日连续一年完整的风场逐时测风数据，通过现场调查和收资并对测风数据的合理性进行了综合分析，降低了测风数据不确定造成的偏差影响。 选择测风塔各高度的两套测风仪中运行情况较好的测风仪的测风数据作为实测数据分析依据，即选择风速传感器为 10m、 40m、50m 、 70m 和风向传感器为 10m 和 70m 的测风数据作为实测数据。 风切变指数 根据测风塔 2020 年 1 月 1 日～ 2020 年 12 月 31 日不同高度的实测数据推算风切变指数，求得风切变指数为 ，其为 10m～ 40m、 10m～ 50m 和 10m～ 70m 风切变指数的均值，详见表 210，其中 50m～ 70m 风切变指数最大，为。 表 210 测风塔实测风切变指数计算结果 测风高度 年平均 10m 切变 40m 切变 50m 切变 70m 50m 40m 10m 平均 空气密度 [12] 2020 年 1 月 1 日至 2020 年 12 月 31 日风电场实测年平均气温为 ℃，最高气温为 ℃，最低气温为 ℃；实测年平均气压为 ，年平均空气密度 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 15 ρ采用下式计算： ρ =P/(R T) 式中： P 为年平均气压， P=84480Pa T 为年平均开氏温标绝对温度 (t℃ +273),t=℃ R 为气体常数 (287 J/kg K) 计算得到风电场年平均空气密度ρ = kg/m3 年风速、风功率密度变化 测风塔风速年变化和 风功率密度年变化见表 211 和表 212，风速和风功率密度日变化对比见表 213。 测风塔与气象站同期风速年变化见图 25，测风塔各高度风速和风功率年变化和日变化见图 2图 27。 测风塔 10m 高各月的风速和风功率密度日变化见图 28。 由表 21 212 实测数据可以看出，测风塔 10m、 40m、 50m 和 70m 年平均风速分别为 、 、 ，年平均风功率密度分别为 387 W/m430W/m 438W/m2 和 482W/m2。 由图 2 图 27 可以看出，测风塔 10m、 40m、 50m、 70m 风速和风功率密度年变化基本一致， 6～ 9 月月平均风速和风功率密度较小， 10 月～ 5 月月平均风速和风功率密度较大，同时由表 213 可以看出，各高度风速和风功率密度白天大，晚上小，但随着高度的增加，昼夜的风速和风功率密度的差值也逐渐变小。 由图 25 可见前七个月（ 1～ 7 月）测风塔各高度与气象站同期所测的风速变化基本一致，后五个月（ 8～ 12 月）两者存在一定的差异，经分析主要是由于局部地形的影响造成的。 0 2 4 6 8 10 12 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 月 十二月 年平 均 10m 40m 50m 70m 气象站 华北电力 大学工程硕士专业学位论文 16 图 25 各测风位置年内变化图 表 211 实测年风速年变化表 单位： m/s 高度 一月 二 月 三 月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 年 平均 10m 6 6 3 8 6 5 8 5 3 2 6 40m 0 5 9 9 3 8 7 7 0 8 8 9 0 50m 0 4 8 6 2 7 6 5 8 5 4 9 8 70m 6 8 4 3 9 3 1 0 2 0 1 8 4 气象站 表 212 实测年风功率密度年变化 单位： W/m2 高度 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二 月 年 平均 10m 431 809 845 357 551 85 109 106 231 274 480 392 387 40m 460 883 895 399 626 138 152 140 278 307 493 401 430 50m 451 880 879 420 620 151 160 147 298 327 527 416 438 70m 502 970 953 461 666 174 184 169 341 372 572 438 482 表 213 测风塔风速和风 功率日变化对比 高度 8： 00－。