金風智庫 | 風資源大求真:哪款測風方案更適合你 什么情形下該用什么測風類型?

發布時間:2016-11-08   

編者按 


《風資源大求真:風機間距到底多少才算夠?》講述的是風機間距究竟多少才算合適,文章發出去以后,引起了一些爭鳴:(1)關于風機尾流損失可以接受的標準不清楚。作者觀點是:尾流損失帶來的附件湍流增加是要關心的首要問題,而解決這個問題的核心在于尾流模型本身。基于大量的實測數據和仿真建模,我們在WindUnified中推出了一個修正的模型,藉此能夠得到較為準確的載荷輸出參數,保證安全性。(2)關于甘肅平坦地形的驗證案例。限于篇幅和能力,確實沒有將整個研究的細節完全展現。但是,從這個結論中我們能夠得到的啟示是:無論如何尾流的不確定性要比我們想象的更高,盡可能增加間距是目前唯一可以解決的途徑。 


有風友給作者發留言,問FreeMeso下載不了,給一個終極解決的辦法:

  

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今天中午大客戶總監張老板找我,說有客戶想知道激光測風和普通測風那個好。為回答這個簡單而復雜的問題,也如前篇查找了一些參考資料。測風在學界過于小眾,網絡資料倒是不少,不礙乎:(1)測風設備(傳感器、記錄儀和鐵塔)介紹;(2)測風塔選址原則,用中尺度數據輔助找風、選址;(3)測風塔代表性判定;(4)測風塔施工、運行與維護之類的。今天咱們換個角度,從需求層面來說說測風。


什么情形下該去測風?  


(A)風場開發中,按照國標需測滿一個完整年以上的數據,用于風資源評估與風場設計; 

(B)風機在運維期間,按照電網調度要求,需在場區內設置用于風功率預測的測風塔; 

(C)在某些復雜地形風電場評估過程中,有些前期測風代表性不足的需要補充測風;   

(D)機組運行期間,某些機組運行出現某些特殊的狀況,需要測風與機組進行對比觀測; 

(E)機組運行控制、風機認證、風場標定與機艙傳遞函數(NTF)修正等,與IEC標準相關的測風需求; 

(F)機組功率曲線優化、發電量提升、機組出質保等,需要同期測風; 

(G)用于科研、資源普查等的測風。 

 

 不同的測風類型都有各自的優缺點,但是,簡言之: 

(A)(B)適宜使用桁架式/自立式鐵塔; 

(C)視項目進度和目的,僅對風流場校驗短期測量,適宜使用激光雷達或聲雷達  ,若測風選址不準確時,建議依然使用桁架式;  

(D)(E)(F)目前桁架式/自立式鐵塔為主,但是由于機動性、靈活性、經濟性考慮,越來越多的使用了激光雷達,IEC標準也逐漸接受了它的可靠性; 

(G)按照研究需要靈活選取,長期觀測適宜桁架式/自立式,短期觀測適宜激光雷達;

 關于聲雷達,從目前我們自己的對比觀測中來看,有較多的不確定性,目前還需要慎重;


 
選擇什么樣的測風設備合適? 


首先聲明,本微不帶任何商業目的,代理商和設備商不必緊張。十多年來的經驗告訴我,經得起市場檢驗的設備自然有它生存的道理,所以打鐵還需自身硬。

 

 1.市面上測風設備都有哪些? 
 

(1)傳統桁架式自立式測風塔中,NRG設備以其高穩定性和可靠性,在風資源評估過程中的測風是當之無愧的頭把交椅;但是它在數據傳輸、通道數量、計數器缺陷等原因下,在風功率預測塔市場中,Campbell等是選擇的主線。

(2)傳感器方面工程樹脂材質的占主導,但隨著越來越多復雜氣候和地形的項目、精細化測風的需求,推動了金屬材質、環境適應性高、可靠性高的傳感器逐漸增多,同時,超聲風速儀之前主要是用于科研和機艙測風,也在海上測風上有使用。

(3)激光雷達相干多普勒技術要好于非相關多普勒,因此,Leosphere為代表的WindCube占據市場主導。Iris和Windar這類機艙測風儀,在機組測試方面得到了使用,未來能夠與機組主控系統配合起來,這將會是一個新的增長點。不少廠家也開始生產3D激光掃描雷達,這些產品如何通過改善測風達到提升風場資源探測的精準度,仍然處于研究階段,需要加強更多的研究力度。 

(4)聲雷達,市場比較尷尬,但是以其成本的低廉也有不少空間。 


 2.該立多高的測風塔合適呢?   


這個問題對于激光雷達和聲雷達來說,不是問題,一般都能夠到200m高度,符合各種高度需求,但是由于算法的問題,各家能力水平不一樣。 

目前桁架式測風塔以70m為主,未來越來越高的輪轂、越來越大的葉片、高層風利用的需求越來越多(測風塔高度的選擇主要也是依據這三點),70m高度顯然是不夠的。但是,不一定所有的區域都適宜使用高測風塔,先來看看下面這張咱們統計的全國測風塔切變指數圖:





所以,東北、沿海、華中地區是適合使用高測風塔,視周邊風資源條件,靈活選擇80m~120m高度測風塔(至于120m以上的測風塔,后面風資源大求真系列會詳細講述)。 


3.傳感器都安裝哪些合適?   


 一般來說激光雷達和聲雷達除了多普勒裝置之外,都在地面會安裝一套PTU單元,用于測量溫濕壓,這也是一個技術缺陷,無法測量更高位置的溫濕壓。 


 桁架式測風塔一般建議: 

(1)頂層兩套風速風向互為備份,并加裝一套溫濕壓;

(2)高度每間隔10m~20m裝一套風速, 

(3)中間層加裝一套風向,如果預算允許加裝一套溫濕壓; 

(4)底層——視植被情況,不一定要裝在10m高度,有時候是一種浪費——安裝一套風速一套風向,加裝一套溫濕壓; 

(5)可以在測風塔上再加裝輻射計,順便把太陽能的情況也測量了,擼草打兔子...... 


 如何組織測風更高效?  


1.首先你得明確需求,這是高效測風的最重要的問題。 

2.根據需求選擇合適的測風類型,同時根據預算情況靈活選擇技術路線和設備品牌,設備運輸與供電有時也是決定性因素  。 

3.通過中尺度圖譜、風資源分析圖譜選擇合適的測風場址,代表性的問題是首要的。 

4.選擇合適的供應商這是難點,這屬于你相信口碑還是口才的問題。同時,冰凍、強風等的倒塔非常頻繁,鐵塔質量上有能力的供應商是重要的保障。 

5.施工監理和完工驗收,很多大的開發商都有一套完備的流程,我的經驗是,不要輕信現場施工人員,在挖基礎的時候一定要派人核實坐標點,在鐵塔安裝完成、測風設備安裝時一定要現場監理并驗收。


6.測風塔運行過程,要按照周檢查、月報告、年評估這樣的節奏來監管數據完整率和可靠性。 

7.不斷總結經驗,不斷積累前行,有問題來找金風風資源工程師。 

 

(作者:胡威,金風科技風電設計研究院風資源中心風資源平臺技術部 )

  (來源:金風科技微平臺)