2020 海上風(fēng)資源勘測與風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)測技術(shù)

海上風(fēng)資源勘測風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)測技術(shù)目錄TOC\o"1-1"\h\u72111 海上風(fēng)資源勘測 3254541 測風(fēng)儀 329252２ 風(fēng)資源的三性 5114722 風(fēng)資源評估軟件應(yīng)用 5187392３風(fēng)資源評估誤差分析 6195642４風(fēng)資源評估誤差量化修正技術(shù) 6174783風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)測 7307403１風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)測計算 727340１影響風(fēng)電場發(fā)電量計算準(zhǔn)確度的因素 71967２風(fēng)電場發(fā)電量偏差修正 8132013２風(fēng)電功率預(yù)報 8172143 風(fēng)電功率預(yù)報結(jié)果評價方法 15188014 海上風(fēng)電場場址勘測 2124584２海上風(fēng)電場微觀選址的目標(biāo) 22147274 23241814 海上風(fēng)電場微觀選址技術(shù) 23326974 應(yīng)用案例 241 海上風(fēng)資源勘測1 測風(fēng)儀１測風(fēng)儀安裝及特點在選定的風(fēng)電場址，通常需要在５０～１００ｍ高測風(fēng)塔，或１０ｍ高浮標(biāo)上安裝測風(fēng)儀，并通過綜合浮標(biāo)測得的長期數(shù)據(jù)與測風(fēng)塔測得的短期數(shù)據(jù)，再經(jīng)相關(guān)性分析后評估待勘測風(fēng)電場址的風(fēng)資源。此外，還可以采用超聲波雷達(dá)測風(fēng)儀、激光雷達(dá)測風(fēng)儀測風(fēng)，這些測風(fēng)設(shè)備只需安裝在較低的流動平臺上就可以測量高空的風(fēng)資源。年月上海安裝了當(dāng)時國內(nèi)首個海上測風(fēng)塔該測風(fēng)塔塔高１００ｍ安裝有風(fēng)速計風(fēng)速測量分布在１００ｍｍｍｍｍ２０ｍ等個高度，同時，還能夠測量１００ｍ、２０ｍ高度的風(fēng)向、溫度、氣壓及相對濕度。傳統(tǒng)測風(fēng)儀主要分為機械式和電子式兩類，其中，機械式測風(fēng)儀以風(fēng)杯和風(fēng)輪為主，由于該測風(fēng)儀的轉(zhuǎn)輪是可動元件，容易受到機械摩擦、泥沙灰塵堆積等影響，因此，不可靠不高、誤差較大；電子式測風(fēng)儀基于熱傳導(dǎo)（熱線、熱球）或超聲波檢測原理，實際應(yīng)用中當(dāng)在湍流環(huán)境下使用熱敏式探頭時，往往會受到來自各個方向的氣流同時沖擊，影響熱元件測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；熱傳導(dǎo)測風(fēng)儀存在穩(wěn)定性差、輸出為非線性不足；超聲波測風(fēng)儀價格昂貴。２風(fēng)翼式固態(tài)測風(fēng)儀（１）固態(tài)測風(fēng)儀系統(tǒng)固態(tài)測風(fēng)儀的測風(fēng)裝置沒有旋轉(zhuǎn)部件，避免了因設(shè)備磨損而引起的測量誤差，可以長期使用且不影響精度，是當(dāng)前世界氣象組織（ＷＭＯ）推薦的測風(fēng)設(shè)備。圖２?１所示為風(fēng)翼式固態(tài)測風(fēng)儀系統(tǒng)，由測風(fēng)部件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及上位監(jiān)圖２?１風(fēng)翼式固態(tài)測風(fēng)儀系統(tǒng)框圖視系統(tǒng)三部分組成。如圖２?２所示測風(fēng)部件由迎風(fēng)體１、連接套管２、軟管３、保護(hù)套管４和底座５組成。其中，迎風(fēng)體由４片相同的金屬葉片呈９０°放置焊接而成，套管內(nèi)裝有電阻應(yīng)變式壓力傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器。電阻應(yīng)變式壓力傳感器通過連桿與迎風(fēng)體相連，從而可以感受迎風(fēng)體所承受的壓力。傳感器輸出電壓信號經(jīng)放大器放大后送到單片機進(jìn)行處理。（２）測量原理迎風(fēng)體受自然風(fēng)作用產(chǎn)生作用力，該

圖２?２測風(fēng)部件結(jié)構(gòu)圖１—迎風(fēng)體２—連接套管３—軟管４—保護(hù)套管５—底座作用力的大小與風(fēng)速有關(guān)，經(jīng)分解為分別作用在兩個葉片上的力，通過求解這兩個葉片上的力的數(shù)值，就可以獲得風(fēng)的作用力大小，然后，再利用風(fēng)的作用力與風(fēng)速的關(guān)系求得風(fēng)速大??；同樣，通過求解兩個葉片上的力的比值就可以獲得風(fēng)向。電阻應(yīng)變式壓力傳感器利用彈性體在外力作用下產(chǎn)生彈性形變，粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片隨同發(fā)生變形，電阻應(yīng)變片變形后其阻值將發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號，就可以求得外部作用力的大小。常用的電阻應(yīng)變式壓力傳感器采用橋式電路，在外部作用力作用下，橋式電路中應(yīng)變片電阻阻值發(fā)生變化，橋路失去平衡，橋路的輸出由零電位開始變化，這個變化量ΔＶ反映了壓力的變化量。通過判斷ΔＶ的正負(fù)即可確認(rèn)作用力的方向。同理，利用兩個垂直放置的電阻應(yīng)變式傳感器的電壓輸出值，可分別用于判別東西方向和南北方向的力，從而得出確切的風(fēng)向。由于風(fēng)作用在物體上通常為持續(xù)、微小的力，通過在固態(tài)測風(fēng)儀上安裝長桿及風(fēng)翼，將風(fēng)的作用效果轉(zhuǎn)換為與其連接的金屬的形變，從而引起傳感器的輸出電壓值變化，利于提高測量靈敏度。1２海上測風(fēng)塔安裝位置選擇通常，根據(jù)現(xiàn)場地形再結(jié)合地形圖，初步選定可供安裝風(fēng)電機組的機位。測風(fēng)塔安裝位置確定原則為豎立在計劃安裝風(fēng)電機組較多的地方，若遇到較復(fù)雜地形，還要分片布置測風(fēng)塔；測風(fēng)塔不能立在風(fēng)速分離區(qū)和粗糙度的過渡線區(qū)域，即測風(fēng)塔附近應(yīng)無高大建筑物、樹木等障礙物，地形也不宜較陡，與單個障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的３倍，與成排障礙物距離應(yīng)保持在障礙物最大高度的１０倍以上；測風(fēng)塔在風(fēng)電場主風(fēng)向的上風(fēng)向位置；測風(fēng)高度應(yīng)不低于風(fēng)電 機組輪轂高度的２／３，一般要求在３個高度層次上測風(fēng)。上海東海大橋海上風(fēng)電場測風(fēng)塔塔高１００ｍ，分為層測風(fēng)。江蘇大豐國家潮間帶３００ＭＷ風(fēng)電場，根據(jù)國家能源局發(fā)布的《海上風(fēng)電場工程規(guī)劃工作大綱》的要求，潮間帶及潮下帶測風(fēng)塔塔高不低于７０ｍ。結(jié)合現(xiàn)場施工條件、風(fēng)資源特點，實際設(shè)立的測風(fēng)塔塔高８０ｍ，測風(fēng)塔坐標(biāo)為１２１２８′、３３９′，測風(fēng)塔５ｍ測風(fēng)塔分為層測風(fēng)２０ｍｍｍｍｍｍ高度各設(shè)置兩套風(fēng)速儀并在２０ｍｍｍ高度設(shè)置風(fēng)向標(biāo)各一套２０ｍ高度設(shè)置了氣溫、氣壓、濕度傳感器各一套。2 風(fēng)資源評估２ 風(fēng)資源的三性風(fēng)資源的三性包括代表性、一致性和完整性。通過測風(fēng)塔獲得的測風(fēng)數(shù)據(jù)的持續(xù)時間至少應(yīng)保證在１年以上，相關(guān)測風(fēng)資料有效數(shù)據(jù)的完整率應(yīng)大于９０％。然而，在風(fēng)電場實際規(guī)劃中，常常是風(fēng)電場場址測風(fēng)設(shè)備豎立較晚，缺乏足夠的現(xiàn)場實測風(fēng)速、風(fēng)向等數(shù)據(jù)，往往采取引用鄰近場址或地區(qū)的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，存在較大誤差。風(fēng)資源評估是風(fēng)電場選址的關(guān)鍵步驟，其準(zhǔn)確性對風(fēng)電場將來實際運行的效益至關(guān)重要。傳統(tǒng)的風(fēng)資源評估往往通過對氣象觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插或外推處理，或在已建（待建）風(fēng)電場場址安裝氣象觀測塔觀測～年的時間后再評估，評估結(jié)果往往不準(zhǔn)確。后來，又開始采用中尺度數(shù)值模式來模擬某一地區(qū)的風(fēng)況，并將模擬結(jié)果作為風(fēng)資源普查的輔助資料，該方法填補了無風(fēng)記錄地區(qū)風(fēng)資源狀況的空白，同時，對風(fēng)電場宏微觀選址也有一定的指導(dǎo)作用，具有投資少、易于實施的特點。2 風(fēng)資源評估軟件應(yīng)用風(fēng)資源評估是整個風(fēng)電場建設(shè)、運行的重要環(huán)節(jié)，是風(fēng)電場建設(shè)取得良好經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。目前，我國采用的常用風(fēng)資源分布計算軟件包括ＷＡｓＰ、Ｗｉｎｄ?Ｆａｒｍ、ＭＳ?ＭＩＣＲＯ、ＷｉｎｄＦａｒｍｅｒ和ＷｉｎｄＰｒｏ等，這些軟件實際應(yīng)用有局限性，例如，在坡度大于５°時，計算誤差大。為了減小該計算誤差，可以采用ＣＦＤ技術(shù)對各種典型地形模型進(jìn)行數(shù)值模擬，在對實際結(jié)果進(jìn)行比對和分析后，確認(rèn)數(shù)值模擬的可信度，并分析得出各種地形的風(fēng)能分布情況，評估現(xiàn)有風(fēng)資源評估結(jié)果由于模型建立原因造成的誤差，提出相適應(yīng)的風(fēng)資源評估量化修正方法。同時，還針對性地對我國沿海海陸風(fēng)、內(nèi)蒙古高空風(fēng)、新疆地形風(fēng)等典型情況下的風(fēng)資源進(jìn)行評估，經(jīng)過比較和分析后分別提出相應(yīng)的評估量化修正方法。例如其網(wǎng)絡(luò)計算速度快，能夠與Ｇｏｏｇｌｅａｒｔｈ（谷歌地球）同步顯示，即空間視圖可以在谷歌地球中顯示并在運行過程中進(jìn)行更新，易于將虛擬地球圖像導(dǎo)入ＷＡｓＰ和ＷＡｓＰ圖像編輯器等。該軟件已有３５００多個用戶，分布在１１０多個國家，主要用于風(fēng)電場發(fā)電、風(fēng)電場效率、風(fēng)電場選址、風(fēng)電場發(fā)電量計算等。2３風(fēng)資源評估誤差分析１）氣流特性與標(biāo)準(zhǔn)模型存在偏差。風(fēng)速廓線／風(fēng)剪切的標(biāo)準(zhǔn)模型一般采用對數(shù)律或指數(shù)律分布，與實際氣流特性存在差異。２）采用傳統(tǒng)線性評估方法，主要包括年平均風(fēng)速、威布爾頻率分布的吻合度等主要的參數(shù)量化方法。３）地形圖測繪水平。目前，國內(nèi)風(fēng)電場微觀選址中使用的地形圖大都為１∶１００００；而針對丘陵和低山地形進(jìn)行風(fēng)電場微觀選址時，一般應(yīng)采用１∶５０００地形圖。為提高風(fēng)電場微觀選址的準(zhǔn)確度，在進(jìn)行風(fēng)資源分布計算時，風(fēng)資源分布網(wǎng)格圖的分辨率應(yīng)盡量大，一般為１０～５０ｍ。４）考慮噪聲、陰影閃爍等環(huán)境因素，在布置風(fēng)電機組時，為防止噪聲、陰影閃爍等對附近居民的影響，環(huán)保部門一般要求風(fēng)電機組距離居民區(qū)的距離應(yīng)大于５００ｍ。根據(jù)實際情況，村莊處于上風(fēng)向時，風(fēng)電機組距村莊的距離應(yīng)大于３００ｍ村莊處于風(fēng)電機組的下風(fēng)向時風(fēng)電機組距村莊的距離應(yīng)大于５００ｍ考慮陰影閃爍，風(fēng)電機組在村莊的南側(cè)時，風(fēng)電機組距村莊的距離應(yīng)大于５００ｍ；風(fēng)電機組在村莊的北側(cè)時，風(fēng)電機組距村莊的距離應(yīng)大于３００ｍ。2４風(fēng)資源評估誤差量化修正技術(shù)（１）坡度、粗糙度以及邊界層厚度對復(fù)雜地形周圍流場的影響一般來說，風(fēng)能密度隨坡度的增加而增大；背風(fēng)面因受到漩渦以及尾流的影響，在近地面較平坦地形處風(fēng)能分布差。粗糙度越小，風(fēng)能分布越好，粗糙度在很小范圍內(nèi)變化時對風(fēng)能影響不大，可以忽略。但當(dāng)粗糙度變化很大時，在選擇安裝風(fēng)電機組的位置時，就應(yīng)該盡量避開摩擦力系數(shù)較大的區(qū)域。邊界層厚度的選取對風(fēng)速的捕獲以及湍流強度的分布都有影響，對速度分布的影響更大。采用ＣＦＤ數(shù)值模擬的方法分析各種典型地形幾何形狀（坡度）、大氣邊界層特征（地表粗糙度及邊界層厚度）對風(fēng)能分布、風(fēng)速捕捉和湍流強度的影響，并結(jié)合實際案例與現(xiàn)在采用的工程分析方法進(jìn)行比較，評估工程分析方法存在誤差的原因，并進(jìn)行量化誤差分析。（２）風(fēng)電場數(shù)值模擬修正多數(shù)風(fēng)資源評估軟件，如ＷＡｓＰ、ＷｉｎｄＦａｒｍ、ＭＳ?ＭＩＣＲＯ、ＷｉｎｄＦａｒｍｅｒ和4 ＷｉｎｄＰｒｏ等，采用風(fēng)流體線性化模型（假定只存在小的風(fēng)擾動），優(yōu)點是計算量小，但不適合評估復(fù)雜地形（如高山、森林、灘涂等）的風(fēng)資源。例如，ＷＡｓＰ軟件用于風(fēng)資源評估與風(fēng)電場設(shè)計已有２０多年，尤其是對于平坦地形的風(fēng)資源分析結(jié)果更加準(zhǔn)確，得到普遍認(rèn)可，是世界上應(yīng)用最廣泛的風(fēng)資源分析軟件之一。但ＷＡｓ軟件因采用標(biāo)準(zhǔn)線性模型模擬風(fēng)電場，針對復(fù)雜地形，風(fēng)資源的預(yù)測評估結(jié)果偏差較大。ＣＦＤ模擬通過將地形、粗糙度和障礙物等影響用參數(shù)表示，直接用數(shù)值方法求解流體力學(xué)方程，計算在樹林等復(fù)雜環(huán)境下氣流在三維方向的變化、三維粗糙度效應(yīng)、三維湍流、風(fēng)切變等。與現(xiàn)有軟件如ＷＡｓＰ相比，ＣＦＤ能計算出三維風(fēng)電場繞流，計算精度更高，風(fēng)資源評估更準(zhǔn)確。3風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)測風(fēng)波動性強，勢必引起風(fēng)電場發(fā)電功率波動，給電網(wǎng)運行帶來隱患。如果能夠準(zhǔn)確地預(yù)報風(fēng)電場發(fā)電量并進(jìn)行合理調(diào)度，將有助于電網(wǎng)安全、高效運行。3１風(fēng)電場發(fā)電量預(yù)測計算１影響風(fēng)電場發(fā)電量計算準(zhǔn)確度的因素影響風(fēng)電場發(fā)電量計算準(zhǔn)確度的因素包括粗糙度、風(fēng)切變、代表年風(fēng)速和發(fā)電量折減。（１）粗糙度利用風(fēng)電場設(shè)計軟件計算風(fēng)資源分布的主要依據(jù)是地表粗糙度，而粗糙度的參數(shù)設(shè)置誤差較大。因此，應(yīng)該利用測風(fēng)塔實測數(shù)據(jù)計算風(fēng)電機組輪轂高度的測風(fēng)數(shù)據(jù)序列，并修正風(fēng)電機組的發(fā)電量計算值。（２）風(fēng)切變利用風(fēng)電場設(shè)計軟件計算發(fā)電量，主要依據(jù)是輪轂高度處的風(fēng)速。事實上，影響風(fēng)電機組發(fā)電量的因素不僅僅是輪轂高度的風(fēng)速，還與分布在整個葉輪上的風(fēng)速大小有關(guān)，即風(fēng)速的垂直切變。即使在輪轂高度的風(fēng)速相同，風(fēng)切變也會不同，即一個是正切變，而另一個則為負(fù)切變。因此，實際發(fā)電量也不同。（３）代表年風(fēng)速風(fēng)速存在年際變化，有大小年之分。若僅僅利用測風(fēng)年的數(shù)據(jù)計算發(fā)電量，不計及大小風(fēng)年情況，則計算出的發(fā)電量與后期２０年運行期內(nèi)風(fēng)電機組的實際發(fā)電量偏差較大。目前，國內(nèi)普遍采用的解決辦法是利用氣象站前３０年的測風(fēng)數(shù)據(jù)來修正測風(fēng)數(shù)據(jù)。該方法存在的問題是目前國內(nèi)氣象站大都建在城郊，但隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，氣象站在前３０年其周圍環(huán)境已發(fā)生了很大變化，同時，4也更換了測風(fēng)儀，甚至有的氣象站已搬遷，造成整個測風(fēng)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一、欠規(guī)范。因此，代表年風(fēng)速修正值的可信度很低。此外，即使氣象站有前３０年規(guī)范的測風(fēng)數(shù)據(jù)，地形也相似，但隨著全球氣候的變化，氣象站前３０年的風(fēng)速年際變化規(guī)律也不能代表后２０年風(fēng)電機組運行期的年際變化規(guī)律?？梢姡瑴y風(fēng)數(shù)據(jù)雖經(jīng)過修正，但其可信度仍較低。（４）發(fā)電量折減風(fēng)電機組的實際發(fā)電量需要用理論發(fā)電量去折減，折減項涉及空氣密度、控制、湍流、尾流、場用電及損耗、葉片污染度、風(fēng)電機組可利用率、氣候影響等因素。通常，上述各項的折減均按照經(jīng)驗進(jìn)行，并沒有實行定量折減。另外，發(fā)電量計算值除了受到上述因素影響外，還與風(fēng)速分布和風(fēng)電機組的功率曲線有關(guān)。國內(nèi)采用的風(fēng)速分布和韋布爾分布存在一定誤差，而風(fēng)電場設(shè)計軟件推算的風(fēng)速結(jié)果都為韋布爾函數(shù)。風(fēng)電機組的功率曲線反映了風(fēng)速和風(fēng)電機組輸出功率的對應(yīng)關(guān)系。但是，即使同樣是１０ｍ／ｓ的風(fēng)速，風(fēng)電機組在夏季和冬季的輸出功率也是不同的。２風(fēng)電場發(fā)電量偏差修正分析引起風(fēng)電場發(fā)電量偏差的原因，分別對粗糙度、風(fēng)切變、代表年風(fēng)速、發(fā)電量折減四大因素進(jìn)行偏差修正。其中：１）粗糙度參數(shù)設(shè)置誤差，利用測風(fēng)塔實測數(shù)據(jù)計算風(fēng)電機組輪轂高度的測風(fēng)數(shù)據(jù)序列，修正風(fēng)電機組的發(fā)電量計算值。２）風(fēng)切變，有別于傳統(tǒng)方法只采用輪轂高度處的風(fēng)速進(jìn)行計算，還考慮了分布在整個葉輪上的風(fēng)速大小，即風(fēng)速的垂直切變。３）代表年風(fēng)速，基于風(fēng)速未來發(fā)展趨勢，分析風(fēng)速變化的不確定性，即發(fā)電量的不確定性，采用保守和可信度高的代表風(fēng)速計算發(fā)電量。４）發(fā)電量折減，為準(zhǔn)確計算風(fēng)電場的發(fā)電量，應(yīng)對各折減項進(jìn)行量化折減，而不僅限于當(dāng)前常用的經(jīng)驗折減方法。3２風(fēng)電功率預(yù)報１風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)風(fēng)力發(fā)電能量轉(zhuǎn)換過程為將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)換成電能。當(dāng)風(fēng)速小于切入風(fēng)速時，有功功率為零；當(dāng)風(fēng)速大于切入風(fēng)速時，風(fēng)電機組投入運行，有功功率隨著風(fēng)速增大而增加；當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速時，有功功率達(dá)到最大值；當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時，風(fēng)力機通過變槳距機構(gòu)保持風(fēng)電機組的有功功率恒定為最大值；一旦風(fēng)速超過切出風(fēng)速時，風(fēng)電機組將采取停機措施。風(fēng)電機組發(fā)出的有功功率與風(fēng)速滿足式（２?１）。式中，Ｐ為風(fēng)電機組的有功出力；Ｃｐ為風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率；ρ為風(fēng)電機組輪轂高度處的空氣密度；Ａ為葉輪掃風(fēng)4 面積；ｖｉｎ、ｖＮ、ｖｏｕｔ分別為風(fēng)電機組的切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速；ＰＮ為風(fēng)電機組額定功率。

０ （ｖ≤ｖｉｎ，ｖ

＞ｖｏｕｔ）２ｐ ｉｎ Ｐ＝１Ｃ３ （ｖ＜ｖ２ｐ ｉｎ

（２?１） ＰＮ （ｖＮ＜ｖ≤ｖｏｕｔ）由式（２?１）可知，風(fēng)電機組發(fā)出的有功功率主要取決于風(fēng)速的大小。因此，風(fēng)電機組發(fā)出的有功功率波動比較大。由于風(fēng)電出力不可控，風(fēng)電并網(wǎng)對電能質(zhì)量和電網(wǎng)調(diào)度均產(chǎn)生不利影響：風(fēng)電對電能質(zhì)量的影響最主要的是引起電壓波動、閃變以及諧波問題；風(fēng)電的隨機性和間歇性導(dǎo)致電力電量平衡和調(diào)度安排非常困難，隨著風(fēng)電場容量的增加，這些問題將越來越突出。當(dāng)風(fēng)電功率無法預(yù)測時，電網(wǎng)必須按比較保守的方案為風(fēng)電留出足夠的備用容量以平衡風(fēng)功率的波動。這樣，如果風(fēng)電功率考慮過高，可能造成全網(wǎng)備用不足；反之，考慮過低，則又可能增加其他常規(guī)火電機組深度調(diào)峰容量，甚至導(dǎo)致火電機組被迫起停調(diào)峰，從而帶來火電機組煤耗指標(biāo)的大幅度上升。提高風(fēng)電功率預(yù)測精度是改善含大規(guī)模風(fēng)電電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟性運行的重要措施之一。風(fēng)電功率實時預(yù)報是指自上報時刻起未來１５ｍｉｎ～４ｈ的預(yù)測預(yù)報。多年來，國內(nèi)外學(xué)者對風(fēng)電功率預(yù)測理論做了大量研究，提出了多種預(yù)測方法。由于風(fēng)電功率波動受地形、地貌、天氣及風(fēng)電場運行狀態(tài)影響，預(yù)測算法難以準(zhǔn)確反映風(fēng)電場的輸出功率波動特性，不可避免地存在預(yù)測誤差。因此，如何有效評價所產(chǎn)生的誤差，尋找能最大程度上反映風(fēng)電場風(fēng)電功率波動特性的預(yù)測模型，是風(fēng)電功率預(yù)測中具有重要實用價值的問題。為了保障電力系統(tǒng)安全可靠運行，我國發(fā)布了《風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報管理暫行條例》（以下簡稱《條例》）、《風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報管理辦法》?！稐l例》要求到年月日，國內(nèi)所有已并網(wǎng)運行的風(fēng)電場必須建立風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，以保證風(fēng)電場對電網(wǎng)的安全運行，不達(dá)要求的將不予并網(wǎng)。國外早在２０世紀(jì)就開發(fā)了風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)，例如１）２０世紀(jì)９０年代初，丹麥Ｒｉｓｏｅ國家實驗室、丹麥科學(xué)技術(shù)大學(xué)率先推出Ｐｒｅｄｉｋｔｏｒ預(yù)報系統(tǒng)和ＷＰＰＴ。２）２０世紀(jì)９０年代中期以后，美國ＴｒｕｅＷｉｎｄＳｏｌｕｔｉｏｎｓ公司推出ＥＷｉｎｄ。３）目前，用于風(fēng)能業(yè)務(wù)預(yù)報的系統(tǒng)還有德國的Ｐｒｅｖｉｅｎｔｏ、西班牙的Ｓｉｐｒｅｏｌｉ?ｃｏ和ＬｏｃａｌＰｒｅｄ、法國的ＡＷＰＰＳ、愛爾蘭與丹麥的ＨＩＲＰＯＭ等。２物理預(yù)報法和統(tǒng)計預(yù)報法采用數(shù)值天氣預(yù)報模式和風(fēng)電功率統(tǒng)計預(yù)測模型相結(jié)合的集成系統(tǒng)預(yù)測風(fēng)電功率，是目前國外普遍采用且行之有效的風(fēng)電功率短期預(yù)測方法。4風(fēng)的波動性和地勢依賴性強，使得要能夠準(zhǔn)確預(yù)報風(fēng)電功率難度大。因此，要準(zhǔn)確預(yù)報風(fēng)電功率，必須針對具體風(fēng)電場，借助數(shù)值天氣預(yù)報和統(tǒng)計分析，建立相應(yīng)的統(tǒng)計預(yù)報模型。氣象預(yù)報質(zhì)量對最終風(fēng)電功率預(yù)報精度具有重要影響，往往要求能夠預(yù)報未來～天高時空分辨率的風(fēng)電場氣象信息（１ｋｍ或更高，數(shù)分鐘）。目前，能夠免費獲得的預(yù)報產(chǎn)品，其時空分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足風(fēng)電功率預(yù)報的要求。一般而言，要使用合適的中尺度數(shù)值天氣模式對低分辨率模式預(yù)報產(chǎn)品進(jìn)行降尺度處理。在使用中尺度數(shù)值天氣模式時，要根據(jù)具體風(fēng)電場所處的地理環(huán)境和地形地貌特點，通過敏感性試驗，采用合適的模式，選擇計算區(qū)域、網(wǎng)格嵌套和各種參數(shù)化方案等，確定最終預(yù)報方案。３風(fēng)電功率預(yù)報系統(tǒng)如圖２?３所示，以中尺度數(shù)值天氣預(yù)報模式為基礎(chǔ)，結(jié)合風(fēng)電場測風(fēng)塔的觀測資料和風(fēng)電功率記錄資料，通過建立定量化的風(fēng)電功率短期預(yù)報模型預(yù)報風(fēng)電功率。圖２?３風(fēng)電功率短期預(yù)報系統(tǒng)框架（１）資料庫建立收集至少１年的大尺度天氣預(yù)報模式產(chǎn)品、測風(fēng)塔觀測資料和風(fēng)電功率記錄資料等。（２）確定動力降尺度方案確定模式選取、動力降尺度方案，如敏感性試驗，預(yù)報區(qū)域、網(wǎng)格嵌套方案和各種參數(shù)化方案等。（３）風(fēng)電場氣象場高分辨率動力降尺度回報利用中尺度數(shù)值天氣預(yù)報模式和收集到的大尺度天氣預(yù)報模式產(chǎn)品進(jìn)行動力降尺度回報，為模式輸出訂正模型和風(fēng)電場功率短期預(yù)報模型的建立奠定基礎(chǔ)。（４）建立模式輸出訂正模型將模式輸出結(jié)果和實際觀測資料相結(jié)合，進(jìn)行預(yù)報因子和預(yù)報量之間的統(tǒng)計4 關(guān)系分析，建立模式輸出訂正模型，如多元回歸與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，單機法與整體法，分時與按月、按季和總體。（５）建立風(fēng)電功率短期預(yù)報模型在風(fēng)電場氣象場短期預(yù)報的基礎(chǔ)上，通過分析風(fēng)電場區(qū)域的氣象場條件和風(fēng)電功率的關(guān)系，建立風(fēng)電功率統(tǒng)計預(yù)報模型。（６）風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)報試驗及效果檢驗進(jìn)行至少１年的預(yù)報試驗，并給出相關(guān)系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、誤差帶等。（７）系統(tǒng)集成綜合中尺度數(shù)值天氣預(yù)報模式、模式輸出訂正模型和風(fēng)電功率統(tǒng)計預(yù)報模型，建立風(fēng)電功率短期預(yù)報系統(tǒng)。４風(fēng)電功率預(yù)報系統(tǒng)功能實用化風(fēng)電功率預(yù)報系統(tǒng)應(yīng)包含以下主要功能：１）風(fēng)電功率未來２４ｈ逐１５ｍｉｎ預(yù)報產(chǎn)品折線圖，具有表格顯示和鼠標(biāo)交互提示功能；２）風(fēng)電功率未來２４ｈ逐１５ｍｉｎ預(yù)報產(chǎn)品誤差帶折線圖；３）整個風(fēng)電場未來２４ｈ總發(fā)電量顯示；４）風(fēng)電功率逐１５ｍｉｎ歷史預(yù)報產(chǎn)品及誤差帶折線圖，具有表格顯示和鼠標(biāo)交互提示功能；５）風(fēng)電功率逐１５ｍｉｎ歷史預(yù)報產(chǎn)品誤差帶折線圖；６）整個風(fēng)電場歷史預(yù)報２４ｈ總發(fā)電量顯示；７）系統(tǒng)用戶登錄及后臺用戶配置；８）風(fēng)電場數(shù)據(jù)庫文件自動轉(zhuǎn)換功能等。５風(fēng)電場風(fēng)電功率預(yù)報應(yīng)用某已投足的風(fēng)電場由７５０ｋ風(fēng)電機組（總裝機容量為１５０ＭＷ）組成，該風(fēng)電場地處戈壁荒灘，地勢開闊平坦。在該風(fēng)電場區(qū)周圍建立了編號分別為號和號的兩座測風(fēng)塔，其中號測風(fēng)塔距離風(fēng)電場約２０ｋｍ號測風(fēng)塔距離風(fēng)電場約５５ｋｍ。（１）預(yù)報風(fēng)速與實測風(fēng)速對比表２?１、表２?２所示分別為５號測風(fēng)塔、８號測風(fēng)塔預(yù)報風(fēng)速與實測風(fēng)速對比值。通過預(yù)報風(fēng)速與實測風(fēng)速的對比分析得知，模式預(yù)報的風(fēng)速一般在小風(fēng)速時比實測值略小，在風(fēng)速稍大時則比實測值略大。此外，模式預(yù)報小時平均風(fēng)速與絕對誤差之間存在相對較好的一元回歸關(guān)系。通過一元回歸方程分別對５號和８號測風(fēng)塔模式預(yù)報風(fēng)速進(jìn)行訂正。表２?３、表２?４所示分別為訂正前后預(yù)報風(fēng)速與實測值相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計表、訂正前后預(yù)報風(fēng)速的方均根誤差統(tǒng)計表。4表２?１５號測風(fēng)塔預(yù)報風(fēng)速與實測風(fēng)速對比比較項目測風(fēng)時間及高度２００９年１月２００９年４月２００９年７月２００９年１０月５０ｍ７０ｍ５０ｍ７０ｍ５０ｍ７０ｍ５０ｍ７０ｍ與觀測相關(guān)系數(shù)０７００７１０６７０７３０６００６１０７４０７６預(yù)報方均根誤差１７１８１９13２６１５１７表２?２８號測風(fēng)塔預(yù)報風(fēng)速與實測風(fēng)速對比比較項目測風(fēng)時間及高度２００９年１月２００９年４月２００９年７月２００９年１０月５０ｍ７０ｍ５０ｍ７０ｍ５０ｍ７０ｍ５０ｍ７０ｍ與觀測相關(guān)系數(shù)０８２０８３０７００７２０５８０６００８１０８０預(yù)報方均根誤差１５１６１９124１３１４表２?３訂正前后預(yù)報風(fēng)速與實測值相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計表比較項目測風(fēng)時間及處理結(jié)果２００９年１月２００９年４月２００９年７月２００９年１０月前后前后前后前后５號塔５０ｍ０７００７９０６７０７７０６００７５０７４０７９７０ｍ０７３０８１０７３０８１０６１０７５０７６０８２８號塔５０ｍ０８２０８６０７００８１０５８０７７０８１０８４７０ｍ０８３０８７０７２０８２０６００７７０８００８４表２?４訂正前后預(yù)報風(fēng)速的方均根誤差統(tǒng)計表比較項目測風(fēng)時間及處理結(jié)果２００９年１月２００９年４月２００９年７月２００９年１０月前后前后前后前后５號塔５０ｍ１７０１５８１９０１４８3０1１１５５１３７７０ｍ１８４１７０1０１８１２５８２６０１７０１５６８號塔５０ｍ１５４１４５１９７１７６2６２６４１２６１１２７０ｍ１６４１５９1０２００4５３０１１４３１３０（２）風(fēng)電功率預(yù)報效果２００８年全年風(fēng)電功率預(yù)報結(jié)果如下：１）相關(guān)系數(shù)及誤差分析。表２?５所列為相關(guān)系數(shù)及相對誤差方均根誤差。其中，逐１５ｍｉｎ風(fēng)電功率預(yù)報值與風(fēng)電機組輸出功率記錄值的相關(guān)性較顯著，相4 關(guān)系數(shù)介于０～０之間逐１５ｍｉｎ風(fēng)電功率預(yù)報值與風(fēng)電機組輸出功率記錄值的誤差較小，相對方均根誤差介于２７６％～１２之間。表２?５相關(guān)系數(shù)及相對誤差方均根誤差月份相關(guān)系數(shù)相對誤差方均根誤差（％）月份相關(guān)系數(shù)相對誤差方均根誤差（％）１０９０６６０７０５８３８８２０７９６１６８０７７２７６３０８４６６０９０７６９５５４０７８５１７１００７１１２８９５０７８３５６１１０７４１１６０６０７８３６４１２０６２１２６０２）風(fēng)電功率預(yù)報值與記錄值日變化特征比較。通過比較２００８年１～１２月份每月２、６、１１、１６、２１、２６、３１日測得數(shù)值，針對部分月有關(guān)風(fēng)電機組輸出功率記錄資料存在缺測、停機現(xiàn)象，則比較其他天的預(yù)報值與記錄值日變化特征。風(fēng)電功率預(yù)報值與風(fēng)電機組輸出功率記錄值的日變化趨勢較一致；部分時刻誤差相對較大，這是因為風(fēng)電機組輸出功率記錄資料缺測較多等，影響了風(fēng)電功率預(yù)報效果。因此，若有更加完善的風(fēng)電機組輸出功率記錄資料，便能夠更好地預(yù)報風(fēng)電功率的變化趨勢，并可減小預(yù)報誤差。９０％３）圖１５ｍｉｎ風(fēng)電功率預(yù)報誤差帶分析（９０％）結(jié)果。其中：１００％：－９１４５７８～８８６７５２ｋＷ（野點）；～ｋ（滿發(fā)的以內(nèi)）；～ｋＷ（滿發(fā)的以內(nèi)）；圖２?４逐１５ｍｉｎ風(fēng)電功率預(yù)報誤差帶分析4～２５０００ｋＷ（滿發(fā)的以內(nèi)）。3 風(fēng)電功率預(yù)報結(jié)果評價方法１常規(guī)方法通常采用的預(yù)測結(jié)果的評價方法大都基于常規(guī)統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)，缺乏合理的評價體系來評價某特定風(fēng)電場所選取預(yù)測模型的優(yōu)劣。常規(guī)的預(yù)測效果評價方法包括平均相對誤差（ＭｅａｎＲｅｌａｔｉｖｅＥｒｒｏｒ，ＭＲＥ）法、方均根誤差（ＲｏｏｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅｄＥｒｒｏｒ，ＲＭＳＥ）法、絕對值平均誤差（ＭｅａｎＡｂｓｏｌｕｔｅＥｒｒｏｒ，ＭＡＥ）法、方均誤差（ＭｅａｎＳｑｕａｒｅｄＥｒｒｏｒ，ＭＳＥ）法等。預(yù)測系統(tǒng)的絕對誤差Ｅｉ定義為Ｅｉ＝ＰＭｉ－ＰＰｉ （２?２）式中，ＰＭｉ表示ｉ時刻的實際功率；ＰＰｉ表示ｉ時刻預(yù)測功率。（１）平均相對誤差（）法∑ＥｉＰＭｉ如式（２?３）所示，ＭＲＥ法需要比較誤差與對應(yīng)時刻的真實值，并借此考慮系統(tǒng)的預(yù)測精度。ＭＲＥ法廣泛應(yīng)用于負(fù)荷預(yù)測及風(fēng)電功率預(yù)測，但該方法針對實際并網(wǎng)風(fēng)電場的風(fēng)電功率預(yù)測效果仍有待進(jìn)一步評估。由于風(fēng)電場的輸出功率的波動性和間歇性極強，勢必引起實際風(fēng)電機組出力在某一時刻可能接近０，造成Ｅ過大，∑ＥｉＰＭｉＥＭＲＥ＝ ｎ（２）方均根誤差（）法

（２?３）Ｐ１ｃａｐ∑Ｅｉ２ｎ該方法如式（２?４）所示，Ｐ１ｃａｐ∑Ｅｉ２ｎＥＲＭＳＥ＝（３）絕對值平均誤差（）法

（２?４）該方法如式（２?５）所示，即ＥＭＡＥ＝（４）方均誤差（）法＝ 該方法如式（２?６）所示＝

∑ＥｉｎＰｃａｐｎＰ

（２?５）ＥＭＳＥ

１ｎｎｉ＝

Ｅｉ

（２?６）以上誤差指標(biāo)均為目前應(yīng)用較廣泛的系統(tǒng)誤差評價依據(jù)，實際工程應(yīng)用中往4 往還需要采用一種或兩種組合評價指標(biāo)，利用計算數(shù)值的大小判斷預(yù)測系統(tǒng)的優(yōu)良。另外，現(xiàn)有預(yù)測評價指標(biāo)皆從誤差角度出發(fā)，單一評價預(yù)測模型的優(yōu)劣，并沒有結(jié)合風(fēng)電場實際預(yù)報需求，提出相關(guān)的指標(biāo)來指導(dǎo)實際運行生產(chǎn)中發(fā)電計劃的安排和實時調(diào)度。２多指標(biāo)風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)評價方法針對風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果常規(guī)評價方法存在的不足，有學(xué)者提出將評價指標(biāo)分為誤差評價指標(biāo)和預(yù)報考核指標(biāo)兩大類，通過綜合誤差評價指標(biāo)與預(yù)報考核指標(biāo)，形成了一種多指標(biāo)風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)評價方法。該方法的特點為具有系統(tǒng)誤差分析功能，以及風(fēng)電場所需的預(yù)報考核指標(biāo)，使得不同地區(qū)的風(fēng)電場可以根據(jù)其風(fēng)電輸出功率變化的特點，通過選擇預(yù)測模型，合理評價風(fēng)電場輸出功率預(yù)測效果。（１）誤差評價指標(biāo)１）絕對值平均誤差（），用于綜合評價誤差平均幅值，相對于平均相對誤差（）而言，不受某一時刻風(fēng)電輸出功率波動的影響。２）方均根誤差（ＲＭＳＥ），用于衡量預(yù)測系統(tǒng)誤差的分散度，能夠評價預(yù)測系統(tǒng)的整體性能。一般不單獨用于衡量誤差，往往通過與ＭＡＥ結(jié)合后對預(yù)測系統(tǒng)模型長期運行狀態(tài)進(jìn)行“宏觀”評價。３）誤差評價指標(biāo)主要包含ＭＡＥ和ＲＭＳＥ，通過對比不同預(yù)測系統(tǒng)計算出的ＭＡＥ和ＲＭＳＥ，判斷系統(tǒng)預(yù)測效果的好壞及誤差產(chǎn)生原因。（２）預(yù)報考核評價指標(biāo)１）準(zhǔn)確率，如式（２?７）所示，式中，ｒ為預(yù)測曲線準(zhǔn)確率；ＰＭｋｋ時段的實際平均功率；ＰＰｋｋ時段的預(yù)測平均功率；為日考慮總時段數(shù)。在風(fēng)電場在實際運行中，開機容量鄰隨當(dāng)日發(fā)電計劃的變化而變化，難以準(zhǔn)確計算，可以采用額定裝機容量來替代。月（年）平均風(fēng)電預(yù)測計劃曲線準(zhǔn)確率（）為日平均預(yù)測計劃曲線準(zhǔn)確率的算術(shù)平均值。ｒ＝

－ １

ＰＭｋ－ＰＰｋ×１００％ （２?７）１ １

ｋ＝１

Ｐｃａｐ ｒ ２）合格率，如式（２?８）～式（２?１０）所示，其中，月（年）平均風(fēng)電預(yù)測計劃曲線合格率（％）ｒ ＝ ＝ １ Ｎｋ＝１Ｂｋ

×１００％ （２?８） ＰＭｋ－ＰＰｋ１－

Ｐｃａｐ

×１００％８５％ （Ｂｋ＝１） （２?９） ＰＭｋ－ＰＰｋ１－

Ｐｃａｐ

×１００％８５％ （Ｂｋ＝０） （２?１０）4３）預(yù)報考核指標(biāo)主要包括準(zhǔn)確率與合格率，首先，判斷某一預(yù)測系統(tǒng)是否滿足實際風(fēng)電場并網(wǎng)對預(yù)報系統(tǒng)預(yù)報結(jié)果的相應(yīng)要求；其次，有助于結(jié)合風(fēng)電場實際并網(wǎng)需求在不同預(yù)測模型中進(jìn)行篩選，即先篩選出預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確率較高的預(yù)測模型，再通過對比合格率的高低找出最優(yōu)預(yù)測模型。當(dāng)預(yù)測準(zhǔn)確率普遍較低時，也可以通過以上方法實現(xiàn)不同預(yù)測模型間的擇優(yōu)。與此同時，相關(guān)部門還可以根據(jù)該指標(biāo)對不同風(fēng)電場是否滿足并網(wǎng)要求進(jìn)行調(diào)度。（３）風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)評價流程采用以上兩類指標(biāo)對不同預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行綜合評價，最終實現(xiàn)對預(yù)測系統(tǒng)的擇優(yōu)并提出改進(jìn)意見。具體流程如圖２?５所示。３應(yīng)用舉例圖２?６所示為吉林某風(fēng)電場２０１２年月～日，共計天的歷史輸

圖２?５風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)評價流程圖出功率的觀測數(shù)據(jù)，該序列采樣時間分辨率按照國家能源局規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)為１５ｍｉｎ／個共個點取年月日前點數(shù)據(jù)作為超短期預(yù)測模型建模域，分別采用線性回歸法、建模域均值法及灰色理論法對該風(fēng)電場進(jìn)行提前４ｈ的超短期風(fēng)電功率預(yù)測。圖２?６吉林某風(fēng)電場２０１２年１月６～３１日輸出功率（１）預(yù)測誤差評價指標(biāo)分析圖２?７和圖２?８分別給出了３種方法的整日實時預(yù)測的ＭＡＥ和ＲＭＳＥ指標(biāo)變化曲線；表２?６為該日０：００開始每隔４ｈ抽取的實時預(yù)測ＭＡＥ和ＲＭＳＥ、全天９６次及２６天實時滾動預(yù)測誤差指標(biāo)的平均值Ｅ、Ｅｅ。從圖２?７、圖２?８可以看出，采用同一種預(yù)測方法的和指標(biāo)變化4 趨勢基本一致。其中，基于灰色理論法的風(fēng)電功率預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果的ＭＡＥ和ＲＭＳＥ曲線幅值波動非常大，基于建模域均值法和線性回歸法的誤差指標(biāo)變化曲線雖然形狀不盡相同，但曲線波動范圍大概一致。由表２?６可知，基于灰色理論法的預(yù)測系統(tǒng)在單點處預(yù)測效果不穩(wěn)定，預(yù)測的誤差平均幅值偏大，且誤差出現(xiàn)點分散度大，從而影響了該方法的預(yù)測精度；基于線性回歸法的預(yù)測系統(tǒng)誤差波動范圍要小于其余兩種預(yù)測系統(tǒng)，因而該預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測精度較高。圖２?７２０１２年１月６日不同方法的實時預(yù)測ＭＡＥ圖２?８２０１２年１月６日不同方法的實時預(yù)測ＲＭＳＥ（２）預(yù)報考核指標(biāo)分析這種方法的準(zhǔn)確率及合格率如圖２?９、圖２?１０及表２?７所示。其中，基于灰色理論法的預(yù)測系統(tǒng)預(yù)報考核指標(biāo)波動幅度較大，不能滿足并網(wǎng)要求；建模域均值法及線性回歸法預(yù)測系統(tǒng)相對穩(wěn)定，且建模域均值法預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)報合格率略高于線性回歸法預(yù)測系統(tǒng)。4表２?６不同方法預(yù)測誤差指標(biāo)對比序號起始時間灰色理論法建模域均值法線性回歸法ＥＭＡＥ１（％）ＥＭＡＳＥ１（％）ＥＭＡＥ２（％）ＥＭＡＳＥ２（％）ＥＭＡＥ３（％）ＥＭＡＳＥ３（％）１０：００３４７８４８４２２５３７６４１４５１２５５２４：００４１０７５１３６８７７８８３１６６８４７４１３８：００３６１１４７１０５２９１２５９４８８３１０４２４１２：０００４８３０６４９０３９３０５５８０４１７０５９１５１６：００３１２３７５２８２３４６２８８３５１６２０：００１０８０３１５２２５３８５４０３３４２４３６５７Ｅ１６１９５１９３７５４８６３２５３０９６１８８Ｅｅ１３１４１５９７６３３７４９６１１７３通過這３種預(yù)測模型的評價指標(biāo)對比分析可以看出，線性回歸法預(yù)測模型的實時預(yù)測效果最好，精度最高，建模域均值法預(yù)測效果次之，證明采用預(yù)測系統(tǒng)評價指標(biāo)方法對于不同預(yù)測系統(tǒng)的綜合評價及其擇優(yōu)是有效的。圖２?９不同方法預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確率圖２?１０不同方法預(yù)測結(jié)果合格率4 表２?７不同方法預(yù)報考核指標(biāo)對比序號起始時間灰色理論法建模域均值法線性回歸法ｒ１１（％）ｒ２１（％）ｒ１２（％）ｒ２２（％）ｒ１３（％）ｒ２３（％）１０：００５１５８３７５９６５９１００９４５１００２４：００４８６３１２５９１６９１００９２５９１００３８：００９５３１００８７４１５６２５８９５８１００４１２：００９９３５１００９９４４１００９９４１１００５１６：００９６２５１００９６５４１００９６３５１００６２０：００８４７７６８７５９６９７１００９６４９１００７ｒ８０６３７３８３９３６８９３２９９３８２１９３１７８Ｒ８４０９７７７４７９９２５１５８７５７８９２７０７８７９１１4 海上風(fēng)電場選址4 海上風(fēng)電場場址勘測１海上風(fēng)電場場址勘測的作用海上風(fēng)電場場址勘測通常采用聲納計全面測量海上風(fēng)電場場址和擬定送出海底電纜路線等區(qū)域的水深，繪制等水深地圖，為微觀選址和送出路線設(shè)計提供依據(jù)；收集場址各處的海底表層土壤數(shù)據(jù)；海底鉆孔勘查，深度在～４０ｍ，了解海底地質(zhì)情況；現(xiàn)場測量波浪、潮汐和海流等數(shù)據(jù)，用于計算風(fēng)電機組的基礎(chǔ)等水下建筑物的水動力學(xué)載荷。海上風(fēng)電場場址勘測的作用如下：１）為設(shè)計風(fēng)電機組的基礎(chǔ)提供依據(jù)。海上風(fēng)電場基礎(chǔ)占整個工程成本的２０％～３０％，基礎(chǔ)的設(shè)計與地質(zhì)及地理學(xué)條件有關(guān)，涉及測海學(xué)和海洋氣象學(xué)，分析結(jié)構(gòu)流體動力載荷。通過場址勘測可以將因不可預(yù)測的現(xiàn)場自然條件引起的潛在危險降到最低。２）為評估環(huán)境的影響提供依據(jù)，涉及對自然環(huán)境、生物、社會經(jīng)濟和文化的影響等。２海上風(fēng)電場場址地質(zhì)及地理學(xué)勘測１）地質(zhì)及地理學(xué)勘測包括資料收集，地質(zhì)、地理初步調(diào)查，項目初步安排，編制現(xiàn)場調(diào)查計劃，現(xiàn)場勘測和實驗室測試等。２）資料收集來源于已有信息及分析比較現(xiàn)有信息。其中，已有信息包括地質(zhì)地圖，地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，已建工程、電纜／管道鋪設(shè)、油／氣勘探，水文地理，空中攝影信息等。4３）項目初步安排，綜合考慮自然條件的限制，如對比海床高度歷史—時間序列，水深，并網(wǎng)連接，生態(tài)學(xué)限制；同時，初步布局風(fēng)電場場址，如確定場址面積、風(fēng)電機組布局、電纜線路等。４）現(xiàn)場調(diào)查計劃編制，風(fēng)險與成本的對比研究，為初步設(shè)計提供數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)適用范圍等；氣候及現(xiàn)場實施條件；選擇承包商和施工船舶等。５）現(xiàn)場勘測，聲納探測，涉及風(fēng)電機組及其周邊區(qū)域，對于部分重要區(qū)域采用小間隔縱橫交錯的聲納探測，對于偏遠(yuǎn)地區(qū)則采用大間隔聲納探測，同時，還涉及打孔之間的區(qū)域，以及打孔的位置等。６）現(xiàn)場勘測，獲得海底剖面信息；掃描聲納側(cè)面，利用數(shù)字全球定位系統(tǒng)進(jìn)行排列布置，提供地層剖面信息；采用地磁儀，利用數(shù)字全球定位系統(tǒng)進(jìn)行排列布置，提供金屬異物信息等；打孔采用殼鉆或旋轉(zhuǎn)鉆探，打孔網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r確定，針對３０～４０ｍ打孔深度，可采用自升式鉆塔平臺鉆機等。4２海上風(fēng)電場微觀選址的目標(biāo)如何在風(fēng)電場內(nèi)布置風(fēng)電機組發(fā)出更多的電量，以獲得最佳的經(jīng)濟效益，是風(fēng)電場微觀選址工作的重點。目前，國內(nèi)風(fēng)電場建設(shè)過程中的微觀選址工作主要依賴電力設(shè)計院和設(shè)備供應(yīng)商，大都采用丹麥國家實驗室編制的風(fēng)資源應(yīng)用及分析軟件Ｐ，分析風(fēng)電場的風(fēng)資源，然后運用各種風(fēng)電場優(yōu)化設(shè)計軟件，ＷｉｎｄＰｒｏｉｎｄＦａｒｍｅｒ等優(yōu)化設(shè)計風(fēng)電機組的排布ＷＡｓ軟件是丹麥國家實驗室根據(jù)歐洲的地形特點開發(fā)的風(fēng)資源應(yīng)用分析軟件，針對我國各地復(fù)雜地形的應(yīng)用存在局限性，例如，不能夠準(zhǔn)確地計算復(fù)雜地區(qū)的風(fēng)資源狀況。由于國外風(fēng)電技術(shù)起步早，技術(shù)相對成熟。無論是陸地上的各種風(fēng)電場還是海上風(fēng)電場，均有大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為參考，且針對各種應(yīng)用軟件如ＷＡｓＰ，開發(fā)者均已做過大量實驗，可以根據(jù)其具體的應(yīng)用場合準(zhǔn)確地進(jìn)行修正或調(diào)整參數(shù)，獲得準(zhǔn)確的計算結(jié)果。ＷＡｓＰ軟件適用于平原地形，不適合