老爺廟風電場風能資源評價

老爺廟風電場風能資源評價

風能是一種清潔的能源。風能發(fā)電是新能源領域最成熟、最具規(guī)模的發(fā)電形式之一。發(fā)展風電對于調整能源結構、減輕環(huán)境污染等方面有著非常重要的意義,風電已公認為是重要的戰(zhàn)略替代能源。我國正在進一步加強和加快風電建設。江西為內陸省份,全國內陸省份有較好風力資源的地區(qū)不多,但江西省是個例外。我省在鄱陽湖地區(qū)有十分豐富的風力資源,詳細掌握風電場風能資源的分布狀況是開發(fā)利用的前提。1老爺廟風電場建設的實際效果江西風能資源主要富集于鄱陽湖區(qū)。老爺廟風場是鄱陽湖區(qū)風能較大的風場,位于都昌縣西北部,包括附近的馬鞍島、湖道淺灘,是有名的強風區(qū)。老爺廟風電場面積約11km2。為了下一步風電場開發(fā)的初步設計,為建立最佳風電場提供可靠的依據,在老爺廟風電場架設了2個10m和2個50m共4個測風鐵塔點,分別在50m鐵塔的10m、30m、40m、50m高度處安裝了測風感應器,10m鐵塔只在10m高度處安裝了測風感應器。測風使用的感應部分采用上海氣象儀器廠生產的EL型電接風向風速感應器,記錄、貯存部分采用山東恒生電器有限公司生產的ZFJ-1型自動風力記錄儀,自動記錄每天的逐時平均風向風速。2風速和風速數據的分類和分析2.12景區(qū)實時風速和時段的平均風速風速日變化可以反映風電在時間上的分布。表2給出了老爺廟2001年4月～2002年4月實測期間各鐵塔不同高度24h各時次平均風速。從表可以看出,各鐵塔10m處24h各時次平均風速均是中午前后(11～14時)風速最大,小時平均風速最大值為5.3～6.4m/s,這與星子氣象站累年或同期小時風速最大值出現時間基本一致;19～20時風速最小,小時風速最小值為4.4～5.4m/s。2號鐵塔和4號鐵塔30、40、50m處24h各時次平均風速均是3～4時風速最大,小時風速最大值為5.9～7.0m/s;19～20時風速最小,小時風速最小值為5.1～6.2m/s。相比較而言,1號、2號鐵塔測點的小時風速值比3號、4號測點同高度的小時風速值大,造成這種差異的主要原因與地形有關,1號鐵塔位于湖灘邊,2號鐵塔海拔高度高,比4號鐵塔海拔高123m。2.2平均風速的比較風速月變化反映了風電在時間上的分布。表3為老爺廟實測期間各月、年平均風速值。從表可以看出,2號鐵塔10、30、40m高度的年平均風速在5.5～6.2m/s范圍內,4號鐵塔10、30、40、50m高度的年平均風速在4.4～5.6m/s范圍內,1號鐵塔和3號鐵塔10m高度的年平均風速分別為5.5m/s和5.4m/s;相比較而言,1號、2號鐵塔測點的風速比同高度3號、4號鐵塔測點的風速大些,這與前述鐵塔小時風速結果一致。不同鐵塔測點、不同高度的月平均風速均是9月平均風速最大,5、6、7月平均風速最小,與星子氣象站累年或同期平均風速變化規(guī)律基本一致。2號鐵塔和4號鐵塔不同高度的年平均風速均隨高度增加而增加。2.3不同高度的鐵線風壓風向頻率是反映風向穩(wěn)定的指標,風機運行要求風向穩(wěn)定,有利于發(fā)電量的提高和風機的保護。圖1給出了實測期間1號鐵塔10m高度風向頻率分布(其它鐵塔和高度風向頻率分布圖略)。由結果可知,鐵塔測點不同高度均以偏北(N,NNE,NE)風或偏南(SE,SSE,S,SSW,SW)風出現頻率較多(僅4號鐵塔10m高度以S-SSW-SW風出現頻率最高),偏東(ENE,E,ESE)風或偏西(WSW,W,WNW,NW,NNW)風出現頻率較少;其中不同測點、不同高度均以N風或NNE風或NE風為最多風向,均以WNW風或ESE風出現頻率最少,反映出風向穩(wěn)定,有利于發(fā)電量的提高和風機的保護。鐵塔實測期間全年風向頻率分布與累年或同期星子氣象站的風向頻率分布基本一致。2.4最大風速,10m/s有效風能,2表4給出了實測期間各鐵塔、各測風高度各風向總風能。由表可看出,除4號鐵塔10m高度以偏南風(S或SSW風)的總能量比例最大外(可能是受地形影響),其它不同測點、不同高度均以N風或NNE風或NE風的能量比例最大,為主導能量風向,N-NNE-NE風的能量比例高達92.6%～94.5%,有利于風電機布局。各風向3～20m/s有效風能、4～25m/s有效風能分布(表略)規(guī)律與總風能的分布規(guī)律一致。實測期間各風向風能分布規(guī)律基本與風向頻率分布規(guī)律相似,但各風向風能分布比風頻分布更集中在某一風向上。2.5實測期間各風速段頻率分布各級風速出現頻率和小時數是反映風機發(fā)電量的指標。圖2給出了實測期間4號鐵塔50m高度各風速段頻率分布(其它鐵塔和高度圖略)。由圖可知,老爺廟鐵塔測點不同高度的風速基本以3m/s的風速出現頻率(小時數)最大。2.6年有效風能密度表5給出了實測期間老爺廟各鐵塔測點不同高度的風能資源參數。由表可知,實測期間老爺廟各鐵塔測點不同高度年平均風能密度在125～314w/m2范圍內;3～20m/s風速段,年有效風能密度在188～396w/m2范圍內,年有效風速小時數在5713～6944h范圍內,年有效風力時數百分率在65%～79%范圍內,有效風能在1076～2732kw·h/m2范圍內。4～25m/s風速段,年有效風能密度在233～461w/m2范圍內,年有效風速小時數在4481～5884h范圍內,年有效風力時數百分率在51%～67%范圍內,有效風能在1046～2712kw·h/m2范圍內。1號、2號不同高度鐵塔測點的風能資源參數略大于3號、4號鐵塔測點同高度的風能資源參數。3有效風能密度和有效風力時數表6給出了有關專家關于我國風能分區(qū)的指標。根據表5老爺廟各鐵塔測點風能資源參數統(tǒng)計資料,從有效風能密度和有效風力時數二指標來衡量,觀測期間4號鐵塔10m的有效風速小時數達風能豐富區(qū)標準,但有效風能密度略小,只達到風能較豐富區(qū)指標,其它鐵塔不同高度的有效風能密度和有效風力時數二指標均達到風能豐富區(qū)標準。4年平均風速的訂正星子氣象站位于星子縣城南郊,緊靠鄱陽湖,與老爺廟風場隔湖相對,離老爺廟風電場僅五公里。星子氣象站多年平均風速為2.9m/s,實測期間星子氣象站年平均風速為2.5m/s,比多年年平均風速小0.4m/s,說明觀測期間是在該地區(qū)風速較小期氣候背景下進行的。因此,老爺廟鐵塔測點各高度上的年平均風速也小于其當地的多年平均值。為求多年平均值,需要進行訂正,最簡單的方法是將星子氣象站同期與多年平均值的差值0.4m/s加在各鐵塔測點各高度年平均風速之上,訂正后各鐵塔測點各高度年平均風速值見表7?？梢娎蠣攺R各鐵塔測點各高度多年年平均風速值在4.8～6.6m/s范圍內。5南風上升和風力較強老爺廟各鐵塔測點各高度多年年平均風速值在4.8～6.6m/s范圍內。鐵塔測點不同高度均以偏北或偏