风电知识丨测风塔选址与代表性问题

芷蕾水电 2024-03-14 07:54:50

测风工程在整个风电场开发项目中起着非常重要的作用,测风塔的选址、测风设备安装的合理性、测风数据的完整性、可靠性等都直接影响对整个风场区的风能资源评估,进而影响到整个风场的产能。据统计分析,测风数据10%的误差可能导致风场年产能30%左右的误差,因此,提高测风数据的准确性和可靠性对风场开发具有非常重要的意义。对于不同地形下,选址的要求如下:

1.1 平坦地形

平坦地形是指在风电场区及周围半径范围5km内其地形高度差小于50m,同时地形最大坡度小于3°的地形。平坦地形在场址范围内同一高度层上风速分布是均匀的,风廓线仅与地面粗糙度有关。

根据平坦地形气流运动机理,具有均匀粗糙度的平坦地形在场中央安装测风塔即可。地表粗糙度发生变化时风廓线的形状分为上下两部分,分别对应上、下游地表的风廓线形状,在中间衔接发生急剧变化,测风塔应避开此类地区,在地表粗糙度变化前和变化后分别安装测风塔。对有障碍物时,测风塔安装时应避开盛行风向的上风向,障碍物的外侧和尾流区,防止湍流使得测风数据偏小,失去真实性。

1.2隆升地形

隆升地形对气流运动产生加速作用,一般在脊峰处气流速度达到最大。在盛行风向吹向隆升地形时,山脚风速最小,山顶风速最大,半山坡的风速趋于中间,一般为了更大程度的利用风能资源,风机排布均布置在山脊上,所以应在山脊顶部安装测风塔,同时该处位置相对于周边区域位置较高,不会因为受到周围山体的遮挡而影响测风数据的真实性。

1.3低凹地形

由低凹地形的气流运动机理可知,只有在盛行风向与低凹地形的走向一致,低凹地形内的气流方能加速,适宜建设风电场,否则谷内的气流变化较复杂,不宜建设风电场,故应将测风塔设在低凹地形盛行风向的上风入口处,测风数据才具有代表性,然后根据气流运动机理和风速场数学模型估测出其它地段的风速。

对于比较复杂的地形需要更详细的分析,同时应该根据当地的水文地质资料,测风塔选址应避开土质较松,地下水位较高的地段,防止在施工中发生塌方,出水等安全事故。

测风塔代表性选址不仅仅只受到地形条件的影响,还受到其他条件的影响与限制,如场地植被、场地建设条件、交通运输条件等。

表1 不同地形条件下的测风塔代表区域参考范围

其余需要考虑的因素:

① 场地植被

由于高大植被对风速的阻挡作用(表1),所以测风塔选址应该尽量避免周围有高大的植被,或者位于茂密树林附近,减小对测风塔的湍流扰动和尾流影响。测风塔位置应尽量选在周围无高大植被且粗糙度较一致的开阔地带。

② 场地建设条件

现主流的测风塔高度一般为70m或80m,有4~5层拉线,最外层拉线距中心基础约为40~50m,所以为了保证测风塔有足够的建设场地,测风塔场址应选在场地开阔处,有足够的场地面积进行测风塔的施工建设及材料存放,同时场地的坡度不应太大。若地表有岩石存在,则应做好记录,可能存在人工爆破。

③ 交通运输条件

便捷的交通运输条件对于测风塔的设备运输安装和施工非常有利,减少了人工搬运的成本与建造时间,所以在测风塔代表性选址时,交通运输条件是不得不考虑的一个因素。

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