分析風能資源評估中的幾個關鍵問題

分析風能資源評估中的幾個關鍵問題摘要：風能資源作為一種重要的可再生能源，從技術可靠度與經濟性考慮這一能源都是替代礦石能源的首選能源?？茖W做好風能資源評估工作對于提高能源利用率，進而顯著提升其經濟效益等具有重要意義?；诖?，本文首先針對風能資源評估進行概述，后重點探討了風能資源評估中的幾個關鍵問題，僅供參考。關鍵詞：風能資源；評估；問題；WAsP；地理信息系統引言當前，自然界中的不可再生能源日漸枯竭，再加上傳統能源開發(fā)利用引發(fā)的氣候異常變化、環(huán)境污染等愈演愈烈，導致大規(guī)模開發(fā)利用新能源愈加迫切。風能資源憑借其含量豐富、分布廣泛等特點，逐漸發(fā)展成為自然界中一種重要的可再生清潔能源。風能資源評估作為前期開發(fā)風電場的一項重要工作，評估結果不僅直接關系到項目的收益，同時也為投資決策提供了科學的數據參考依據。一旦評估結果不夠精確不僅會導致項目無法成功開發(fā)，甚至還會造成巨大的損失。因此，嚴格做好風能資源評估工作非常重要。本文重點探討了風能資源評估中的幾個關鍵問題，以期能夠為高效利用風能資源提供一定的借鑒與參考。1風能資源評估概述1.1定義所謂風能資源評估指的是對待評估區(qū)域長時間的風能資源氣象參數進行分析的過程，分析與處理當地的氣溫、風向風速、空氣密度與氣壓等觀測參數，對有效年小時數與風功率密度等參數進行估算?？茖W評估風能資源不僅能夠明確區(qū)域內的風能資源儲量，還能為科學選擇風電場與風力發(fā)電機組類型、確定機組排布方案與計算電量等提供一定的參考。1.2方法現如今，評估風能資源主要使用以下三種技術手段：1.2.1基于氣象站歷史觀測資料的評估我國氣象研究所分別于20世紀80年、90年代與2003年開展了三次風能歷史資源整合，主要在氣象站歷史觀測資料的評估技術基礎上評估我國風能資源，并對平均風速、Weibull參數等進行計算，并據此制作出高于10m的風能資源分布圖譜。盡管基于氣象站歷史觀測資料風能評估技術的準確性較強，但是在其評估過程中也依然存在著一些問題，突出表現為：（1）限制了氣象站檢查風能高度。通常情況下，我國氣象站側風高度僅僅為10m，但是風機的輪轂高度多為50m與70m。隨著高度的變化，近地層風速也將發(fā)生一定程度的變化，而且這一變化受大氣穩(wěn)定度、局地地形與地表等多種因素的影響，因此，高度為10m位置處的風能資源與風機輪轂位置處的風能資源存在著一定的差異，僅使用10m位置處的風能資源是無法準確判斷出風機輪轂位置處的風能資源；（2）氣象站的密度與廣度受到一定的限制。據統計，我國氣象臺站的分布間距位于50~200km之間，并表現出西部分布數量少、東部多的特點，進而導致西部地區(qū)統計結果存在著較大的誤差。分辨率為50km的統計及算結果雖然能夠較為宏觀地展現我國風能資源的分布特征，然而卻無法準確判斷某一區(qū)域風能資源的儲備量及其覆蓋范圍；（3）城市化的飛速發(fā)展，導致城鎮(zhèn)地區(qū)的風速較小，也將在一定程度上影響到風能資源評估結果。基于以上幾點問題，使這一種評估方法無法與我國風能資源評估需求及長遠的風電發(fā)展規(guī)劃相適應。1.2.2基于氣象塔觀測資料的評估這一評估技術手段由于其測風資料的時段存在著一定的差異，也必將嚴重影響到風能資源評估結果的準確性。另外，設立測風塔往往需要花費大量的人力、物力，導致建立的觀測網較為稀疏，無法實現持續(xù)不間斷觀測，因此這一評估方法的適用性不強，且準確性較低。1.2.3基于數字模擬的風能資源評估數值模擬技術在風能資源評估領域的應用方法非常有效。就基礎理論角度而言，在熱力運動數學物理描述及邊界層大氣動力基礎上的數值模擬技術要明顯優(yōu)于氣象站觀測數據空間差值方法。就實際應用角度而言，使用數值模擬技術既能夠獲取分辨率較高的風能資源空間分布，又能明確掌握可開發(fā)的風能資源面積等，并為今后建設風電場及風電開發(fā)的中長期規(guī)劃提供一定的參考依據。2風能資源評估中的幾個關鍵問題2.1“Wasp”與“GFD”的應用近些年來，風能資源評估工作歷經多年的發(fā)展已經取得了長足的發(fā)展，并在建設風電場上積累了豐富的經驗，同時風資源評估技術也日趨成熟與完善。在這一背景下，世界各國紛紛開始大規(guī)模開發(fā)風能資源，導致陸上（地形簡單且風能資源充沛）與風電開發(fā)相適宜的區(qū)域明顯減少。因此，風能資源開發(fā)的重點主要轉移到了地形復雜且風能資源較為豐富的山區(qū)。但是，我國地形復雜且風能資源豐富的山區(qū)數量眾多，以上區(qū)域地形起伏明顯，而且地面周圍空氣流動出現顯著的分離現象，這一現象無法與Wasp風能資源評估軟件當中風流模型的附著流假定條件相適應，因此在評估風能資源時往往存在著一定的誤差?，F如今，大多數風電場的實際年發(fā)電量持續(xù)位于地域預測值狀態(tài)之下，主要是由于我國風電場的地形較為復雜，且無法與Wasp評估軟件的性能相匹配。如果氣候或地形位于標準范圍之外，則Wasp評估軟件的誤差將會有所增加。由此看見，在實際的風能資源工程當中，應當與當地的地形特點相結合科學劃分風電場的區(qū)域，并在各個典型地形區(qū)域布設測風塔，采取分區(qū)的方式科學評估風能資源。2.2地理信息系統技術的應用通常情況下，地理信息系統技術（GIS）包括平面圖形顯示、觀測三維展示、風能分布產品、系統設置模塊、數據管理模塊等多項功能模塊。該系統應用ArcGIS軟件的空間分析組件來表達與分析空間圖形，同時使其空間與屬性數據相關聯的特點得以實現，并在此基礎上構建出各高度層的風速、風能分析模型，以期能夠采用各種時空組合及表現形式從各個側面空間操控風電場區(qū)域內的風資源影響因素，這一分析與評估的過程具有自動化、可視化的特點。一般來講，GIS系統由以下幾種功能模塊組成：（1）監(jiān)控與分析數據。實時監(jiān)控各個測風塔獲取的測風數據，為空間分析提供科學的數據源；（2）對空間數據進行預處理。GIS系統為生成風能產品提供了科學的數據支撐；（3）數據解析入庫與建設數據庫。測風塔的標準數據為二進制文件，因此必須解析各項數據，再將其入庫。而且還要實時對空間信息進行加載，以確保能夠實時查看各項數據。GIS系統的應用正好迎合了上述特點；（4）平面分布顯示風能產品。GIS系統可以自動生成風能資源、風切變指數、風功率密度等風能平面分析結果。之后，再使用GIS系統的插值功能以獲取非測量點的數據值，再基于空間分析分析出風能分布規(guī)律，在此過程中必須充分考慮到地形引起的風切變，以期能夠使獲取的風能分布結果更加精確。參考文獻：[1]靳晶新，葉林，吳丹曼等.風能資源評估方法綜述[J].電力建設，2017（4）：1-8.[2]陸艷艷，劉樹潔，王濤.海上風能資源測量及評估中幾個關鍵問題分析[J].全球能源互聯網，2019（2）：170-178.[3]王健.關于風能資源評估中幾個關鍵問題的分析[J].科技風，2019（5）：134.[