CN111080003A - 一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，通过SRTM DEM海拔高程数据获取测风塔的备选位置，之后根据SRTM DEM海拔高程数据、3Tier再分析数据和30m分辨率地表粗糙度数据，计算剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列；最终通过相关关系及误差分析确定测风塔备选位置，根据综合风切变确定测风塔的高度。该方法不仅提升了复杂山地风电场测风塔规划选址的精度，还为确定测风塔的数量提供依据，减少资金浪费。

Description

一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法
技术领域
本发明涉及风电场测风塔规划选址方法，特别涉及一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法。
背景技术
我国国土面积辽阔，风能资源储量较为丰富。随着风力发电机组技术的进步以及开发建设成本的降低，南方低风速山地风电场迎来了开发建设的高峰期。
南方山地风电场开发建设条件较为复杂，海拔高程落差较大，植被茂密，地形崎岖，局地气候显著，风能资源分布空间分布差异较大，因此，准确测量场址的风能资源条件对项目开发尤为重要。据统计分析，测风数据10％的误差可能导致风电场发电量30％左右的误差，而因风资源数据不准确，导致湍流、极大风速等计算不准，对机组选型及后期的安全运行造成极大的隐患。
目前，针对山地风电场前期测风塔规划选址，常规做法如下：在主山体顶部靠近区域中心、平均高度偏上、相对开阔的位置设置1座测风塔；在迎风面的中等高度山梁略偏向主山体测设置1座测风塔；在背风面的中等高度山梁偏向主山体设置1座测风塔，以考察气流的季节性变化情况，同时还要在可能安装风机的最低高度上选取临界点设置1座测风塔。测风塔所选位置需远离高大树木和障碍物，视野开阔四周无临近山峰阻挡。
上述技术的不足之处在于：1.不能准确判断测风塔对场址的代表性，若测风塔设置位置和数量不足，会造成场址风能资源评估不准确，若测风塔设置数量过多，会造成投资的浪费；2.不能准确确定测风塔的塔高，若测风塔位置的切变较小，测风塔高度设置过高，会造成投资的浪费，若测风塔位置的切变较大，测风塔高度设置过低，会造成场址风能资源评估不准确。总之，现有技术精确度差、成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，解决了现有技术中存在的上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，包括以下步骤：
步骤1，获取风电场区域的SRTM DEM海拔高程数据；
步骤2，根据步骤1获取的风电场区域的SRTM DEM海拔高程数据，选取多处测风塔备选位置；
步骤3，获取步骤2中选取的测风塔备选位置所对应的3Tier再分析数据；
步骤4，获取Globe Land30地表覆盖数据，并将获取的Globe Land30地表覆盖数据对应转化为30m分辨率地表粗糙度数据；
步骤5，将步骤1得到的SRTM DEM海拔高程数据、步骤3中得到的任意一个测风塔备选位置所对应的3Tier再分析数据和步骤4中得到的30m分辨率地表粗糙度数据输入至计算流体力学软件Meteodyn WT或者WindSim中进行计算，分别得到剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列；
步骤6，分别将步骤5中获取得到的剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列与步骤3中得到的3Tier再分析数据做相关关系及误差分析，得到多个相关关系系数和多个风速相对误差系数，根据相关关系系数和风速相对误差系数，选取最终测风塔备选位置；
步骤7，计算步骤6中得到的最终测风塔备选位置的综合风切变，根据综合风切变值设置测风塔的高度。
优选地，步骤1中，所述风电场区域为：以风电场的外边缘画矩形，且该矩形外扩50km的区域。
优选地，步骤2中，测风塔备选位置的选取原则为：测风塔备选位置垂直方向控制范围为地表高度与测风塔地表高度50m高差范围内，测风塔备选位置水平方向控制范围为备选测风塔位置水平方向2km范围内。
优选地，步骤3中，所述3Tier再分析数据包括地表垂直高度为80m的位置处所对应的近10年以上的风速风向序列。
优选地，步骤6中，根据相关关系系数和风速相对误差系数，选取最终测风塔备选位置，具体方法是：
将相关关系系数≥0.95且风速相对误差系数≤3％所对应的测风塔备选位置删除，之后，在所有满足相关关系系数<0.95且风速相对误差系数>3％条件所对应的测风塔备选位置中任意选取一个测风塔备选位置，代入步骤5中进行迭代计算，直至所有满足相关关系系数<0.95且风速相对误差系数>3％条件所对应的测风塔备选位置均已参加计算；最终得到至少一个测风塔备选位置。
优选地，步骤7中，根据综合风切变值设置测风塔的高度，具体方法是：将综合风切变值≥0.15所对应的测风塔备选位置处布置的测风塔的高度设置为不低于120m；否则，测风塔的高度设置为80m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，通过SRTM DEM海拔高程数据获取测风塔的备选位置，之后根据SRTM DEM海拔高程数据、3Tier再分析数据和30m分辨率地表粗糙度数据，计算剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列；最终通过相关关系得到选取最终测风塔备选位置，怎根据综合风切变确定测风塔的高度，该方法不仅提升了复杂山地风电场测风塔规划选址的精度，还为确定测风塔的数量提供依据，减少资金浪费；同时，提升了风电场风能资源评估的准确性，合理的测风塔位置及塔高的选择，可以降低风能资源评估的不确定性。
附图说明
图1是本发明涉及的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，包括测风塔数量及塔高的确定，测风塔位置的选择。
具体地：
步骤1，获取风电场区域的SRTM DEM海拔高程数据；所述风电场区域为：以风电场的外边缘画矩形，矩形外扩50km的矩形区域。
步骤2，根据步骤1获取的风电场区域的SRTM DEM海拔高程数据，选取多处测风塔备选位置；测风塔备选位置的选取原则为：测风塔备选位置垂直方向控制范围为地表高度与测风塔地表高度50m高差范围内，测风塔备选位置水平方向控制范围为备选测风塔位置水平方向2km范围内。
步骤3，根据步骤2选取的测风塔备选位置，获取测风塔的备选位置所对应的3Tier再分析数据，所述3Tier再分析数据包括地表垂直高度为80m的位置处所对应的近10年以上的风速风向序列；
近10年以上的风速风向序列获取方法具体是:
利用3Tier的数值天气预报模式(NWP)进行获取，该模式使用的输入数据是过去50年的全球天气数据；高分辨率的地形、土壤和植被数据；以及现场实测数据；采用气候变化分析、长时段历史数据以及空间分布图，可以获取项目区域风能状况长期变化。
步骤4，获取Globe Land30地表覆盖数据；利用Globe Land30地表覆盖数据与地表粗糙度的对应关系，将获取的Globe Land30地表覆盖数据对应转化为30m分辨率地表粗糙度数据；
获取的Globe Land30地表覆盖数据范围为：以风电场的外边缘画矩形，矩形外扩50km。
表1 GlobeLand30地表覆盖分类与地表粗糙度的对应关系
Figure BDA0002311222500000051
步骤5，将步骤1得到的SRTM DEM海拔高程数据、步骤3中得到的任意一个测风塔备选位置所对应的3Tier再分析数据和步骤4中得到的30m分辨率地表粗糙度数据输入至计算流体力学软件Meteodyn WT或者WindSim中，进行计算，分别得到剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列，其中，在计算流体力学软件中，将测风塔备选位置处的地表高度设置为80m、100m、120m和140m。
步骤6，分别将步骤5中获取得到的剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列与步骤3中得到的3Tier再分析数据做相关关系及误差分析，得到多个相关关系系数和多个风速相对误差系数，其中，将相关关系系数≥0.95且风速相对误差系数≤3％所对应的测风塔备选位置删除，之后，在所有满足相关关系系数<0.95且风速相对误差系数>3％条件所对应的测风塔备选位置中任意选取一个测风塔备选位置，代入步骤5、步骤6中进行迭代计算，直至剩余的满足相关关系系数<0.95且风速相对误差系数>3％条件所对应的测风塔备选位置均已参加计算；最终得到至少一个测风塔备选位置；
步骤7，计算步骤6中得到的最终测风塔备选位置，在地表高度为80m、100m、120m和140m时的综合风切变值，将综合风切变值≥0.15所对应的测风塔备选位置处布置的测风塔的高度设置为不低于120m；否则，测风塔的高度设置为80m。

Claims (6)

1.一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取风电场区域的SRTM DEM海拔高程数据；
步骤2，根据步骤1获取的风电场区域的SRTM DEM海拔高程数据，选取多处测风塔备选位置；
步骤3，获取步骤2中选取的测风塔备选位置所对应的3Tier再分析数据；
步骤4，获取Globe Land30地表覆盖数据，并将获取的Globe Land30地表覆盖数据对应转化为30m分辨率地表粗糙度数据；
步骤5，将步骤1得到的SRTM DEM海拔高程数据、步骤3中得到的任意一个测风塔备选位置所对应的3Tier再分析数据和步骤4中得到的30m分辨率地表粗糙度数据输入至计算流体力学软件Meteodyn WT或者WindSim中进行计算，分别得到剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列；
步骤6，分别将步骤5中获取得到的剩余测风塔备选位置所对应的风速风向序列与步骤3中得到的3Tier再分析数据做相关关系及误差分析，得到多个相关关系系数和多个风速相对误差系数，根据相关关系系数和风速相对误差系数，选取最终测风塔备选位置；
步骤7，计算步骤6中得到的最终测风塔备选位置的综合风切变，根据综合风切变值设置测风塔的高度。
2.根据权利要求1所述的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，其特征在于，步骤1中，所述风电场区域为：以风电场的外边缘画矩形，且该矩形外扩50km的区域。
3.根据权利要求1所述的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，其特征在于，步骤2中，测风塔备选位置的选取原则为：测风塔备选位置垂直方向控制范围为地表高度与测风塔地表高度50m高差范围内，测风塔备选位置水平方向控制范围为备选测风塔位置水平方向2km范围内。
4.根据权利要求1所述的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，其特征在于，步骤3中，所述3Tier再分析数据包括地表垂直高度为80m的位置处所对应的近10年以上的风速风向序列。
5.根据权利要求1所述的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，其特征在于，步骤6中，根据相关关系系数和风速相对误差系数，选取最终测风塔备选位置，具体方法是：
将相关关系系数≥0.95且风速相对误差系数≤3％所对应的测风塔备选位置删除，之后，在所有满足相关关系系数<0.95且风速相对误差系数>3％条件所对应的测风塔备选位置中任意选取一个测风塔备选位置，代入步骤5中进行迭代计算，直至所有满足相关关系系数<0.95且风速相对误差系数>3％条件所对应的测风塔备选位置均已参加计算；最终得到至少一个测风塔备选位置。
6.根据权利要求1所述的一种适应复杂山地风电场的测风塔规划选址方法，其特征在于，步骤7中，根据综合风切变值设置测风塔的高度，具体方法是：将综合风切变值≥0.15所对应的测风塔备选位置处布置的测风塔的高度设置为不低于120m；否则，测风塔的高度设置为80m。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111666725A (zh) * 2020-06-02 2020-09-15 华能盐城大丰新能源发电有限责任公司 一种适应非复杂地形风电场的测风塔规划选址方法及系统
CN112800697A (zh) * 2021-02-02 2021-05-14 华能陇东能源有限责任公司 风电场前期测风塔规划选址方法、系统、装置及存储介质
CN114722563A (zh) * 2021-12-02 2022-07-08 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 一种基于ahp方法的复杂地形风电场发电量折减系数差异化取值方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011124226A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Vestas Wind Systems A/S Method and system for forecasting wind energy
US8335731B1 (en) * 2007-12-28 2012-12-18 Vestas Wind Systems A/S Method of establishing a profitability model related to the establishment of a wind power plant
KR20130109403A (ko) * 2012-03-27 2013-10-08 삼성중공업 주식회사 풍력발전기 관리 시스템 및 그 방법
CN103886133A (zh) * 2014-02-25 2014-06-25 国家电网公司 一种测风塔覆盖范围统计分析方法
CN103996074A (zh) * 2014-05-07 2014-08-20 河海大学 基于cfd和改进pso的复杂地形风电场微观选址方法
CN105184667A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 中国长江三峡集团公司 双重嵌套模拟风电场风速分布的方法
US20150369073A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-24 Concepts Eti, Inc. Flow Control Structures For Turbomachines and Methods of Designing The Same
CN106321368A (zh) * 2016-08-12 2017-01-11 峰能斯格尔（北京）可再生能源科技有限公司 基于运营风机scada数据的海上风电场尾流损失测量方法
CN107153997A (zh) * 2017-03-09 2017-09-12 华电电力科学研究院 一种复杂地形风电机组微观选址方法
CN108491630A (zh) * 2018-03-23 2018-09-04 河海大学 一种基于大气稳定度风向标准差法的风速外推方法
DE102018000088A1 (de) * 2018-01-09 2019-07-11 Senvion Gmbh Vefahren zum Betreiben eines Windkraftwerks, insbesondere Wartungssteuerung
CN110427357A (zh) * 2018-04-28 2019-11-08 新疆金风科技股份有限公司 测风塔数据处理方法及装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8335731B1 (en) * 2007-12-28 2012-12-18 Vestas Wind Systems A/S Method of establishing a profitability model related to the establishment of a wind power plant
WO2011124226A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Vestas Wind Systems A/S Method and system for forecasting wind energy
KR20130109403A (ko) * 2012-03-27 2013-10-08 삼성중공업 주식회사 풍력발전기 관리 시스템 및 그 방법
CN103886133A (zh) * 2014-02-25 2014-06-25 国家电网公司 一种测风塔覆盖范围统计分析方法
CN103996074A (zh) * 2014-05-07 2014-08-20 河海大学 基于cfd和改进pso的复杂地形风电场微观选址方法
US20150369073A1 (en) * 2014-06-24 2015-12-24 Concepts Eti, Inc. Flow Control Structures For Turbomachines and Methods of Designing The Same
CN105184667A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 中国长江三峡集团公司 双重嵌套模拟风电场风速分布的方法
CN106321368A (zh) * 2016-08-12 2017-01-11 峰能斯格尔（北京）可再生能源科技有限公司 基于运营风机scada数据的海上风电场尾流损失测量方法
CN107153997A (zh) * 2017-03-09 2017-09-12 华电电力科学研究院 一种复杂地形风电机组微观选址方法
DE102018000088A1 (de) * 2018-01-09 2019-07-11 Senvion Gmbh Vefahren zum Betreiben eines Windkraftwerks, insbesondere Wartungssteuerung
CN108491630A (zh) * 2018-03-23 2018-09-04 河海大学 一种基于大气稳定度风向标准差法的风速外推方法
CN110427357A (zh) * 2018-04-28 2019-11-08 新疆金风科技股份有限公司 测风塔数据处理方法及装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱凤霞;: "浅谈WindSim软件在复杂地形条件下测风塔选址中的应用" *
胡超;付文军;刘;曾杰;刘凯;: "中尺度COAMPS模型在风资源评估中的应用研究" *
龚强;汪宏宇;朱玲;蔺娜;顾正强;晁华;徐红;: "辽宁省近地层风切变特征研究" *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111666725A (zh) * 2020-06-02 2020-09-15 华能盐城大丰新能源发电有限责任公司 一种适应非复杂地形风电场的测风塔规划选址方法及系统
CN112800697A (zh) * 2021-02-02 2021-05-14 华能陇东能源有限责任公司 风电场前期测风塔规划选址方法、系统、装置及存储介质
WO2022166510A1 (zh) * 2021-02-02 2022-08-11 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 风电场前期测风塔规划选址方法、系统、装置及存储介质
CN114722563A (zh) * 2021-12-02 2022-07-08 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 一种基于ahp方法的复杂地形风电场发电量折减系数差异化取值方法

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