金风智库 | 风资源大求真:哪款测风方案更适合你 什么情形下该用什么测风类型?

发布时间:2016-11-08   

编者按 


《风资源大求真:风机间距到底多少才算够?》讲述的是风机间距究竟多少才算合适,文章发出去以后,引起了一些争鸣:(1)关于风机尾流损失可以接受的标准不清楚。作者观点是:尾流损失带来的附件湍流增加是要关心的首要问题,而解决这个问题的核心在于尾流模型本身。基于大量的实测数据和仿真建模,我们在WindUnified中推出了一个修正的模型,藉此能够得到较为准确的载荷输出参数,保证安全性。(2)关于甘肃平坦地形的验证案例。限于篇幅和能力,确实没有将整个研究的细节完全展现。但是,从这个结论中我们能够得到的启示是:无论如何尾流的不确定性要比我们想象的更高,尽可能增加间距是目前唯一可以解决的途径。 


有风友给作者发留言,问FreeMeso下载不了,给一个终极解决的办法:

  

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今天中午大客户总监张老板找我,说有客户想知道激光测风和普通测风那个好。为回答这个简单而复杂的问题,也如前篇查找了一些参考资料。测风在学界过于小众,网络资料倒是不少,不碍乎:(1)测风设备(传感器、记录仪和铁塔)介绍;(2)测风塔选址原则,用中尺度数据辅助找风、选址;(3)测风塔代表性判定;(4)测风塔施工、运行与维护之类的。今天咱们换个角度,从需求层面来说说测风。


什么情形下该去测风?  


(A)风场开发中,按照国标需测满一个完整年以上的数据,用于风资源评估与风场设计; 

(B)风机在运维期间,按照电网调度要求,需在场区内设置用于风功率预测的测风塔; 

(C)在某些复杂地形风电场评估过程中,有些前期测风代表性不足的需要补充测风;   

(D)机组运行期间,某些机组运行出现某些特殊的状况,需要测风与机组进行对比观测; 

(E)机组运行控制、风机认证、风场标定与机舱传递函数(NTF)修正等,与IEC标准相关的测风需求; 

(F)机组功率曲线优化、发电量提升、机组出质保等,需要同期测风; 

(G)用于科研、资源普查等的测风。 

 

 不同的测风类型都有各自的优缺点,但是,简言之: 

(A)(B)适宜使用桁架式/自立式铁塔; 

(C)视项目进度和目的,仅对风流场校验短期测量,适宜使用激光雷达或声雷达  ,若测风选址不准确时,建议依然使用桁架式;  

(D)(E)(F)目前桁架式/自立式铁塔为主,但是由于机动性、灵活性、经济性考虑,越来越多的使用了激光雷达,IEC标准也逐渐接受了它的可靠性; 

(G)按照研究需要灵活选取,长期观测适宜桁架式/自立式,短期观测适宜激光雷达;

 关于声雷达,从目前我们自己的对比观测中来看,有较多的不确定性,目前还需要慎重;


 
选择什么样的测风设备合适? 


首先声明,本微不带任何商业目的,代理商和设备商不必紧张。十多年来的经验告诉我,经得起市场检验的设备自然有它生存的道理,所以打铁还需自身硬。

 

 1.市面上测风设备都有哪些? 
 

(1)传统桁架式自立式测风塔中,NRG设备以其高稳定性和可靠性,在风资源评估过程中的测风是当之无愧的头把交椅;但是它在数据传输、通道数量、计数器缺陷等原因下,在风功率预测塔市场中,Campbell等是选择的主线。

(2)传感器方面工程树脂材质的占主导,但随着越来越多复杂气候和地形的项目、精细化测风的需求,推动了金属材质、环境适应性高、可靠性高的传感器逐渐增多,同时,超声风速仪之前主要是用于科研和机舱测风,也在海上测风上有使用。

(3)激光雷达相干多普勒技术要好于非相关多普勒,因此,Leosphere为代表的WindCube占据市场主导。Iris和Windar这类机舱测风仪,在机组测试方面得到了使用,未来能够与机组主控系统配合起来,这将会是一个新的增长点。不少厂家也开始生产3D激光扫描雷达,这些产品如何通过改善测风达到提升风场资源探测的精准度,仍然处于研究阶段,需要加强更多的研究力度。 

(4)声雷达,市场比较尴尬,但是以其成本的低廉也有不少空间。 


 2.该立多高的测风塔合适呢?   


这个问题对于激光雷达和声雷达来说,不是问题,一般都能够到200m高度,符合各种高度需求,但是由于算法的问题,各家能力水平不一样。 

目前桁架式测风塔以70m为主,未来越来越高的轮毂、越来越大的叶片、高层风利用的需求越来越多(测风塔高度的选择主要也是依据这三点),70m高度显然是不够的。但是,不一定所有的区域都适宜使用高测风塔,先来看看下面这张咱们统计的全国测风塔切变指数图:





所以,东北、沿海、华中地区是适合使用高测风塔,视周边风资源条件,灵活选择80m~120m高度测风塔(至于120m以上的测风塔,后面风资源大求真系列会详细讲述)。 


3.传感器都安装哪些合适?   


 一般来说激光雷达和声雷达除了多普勒装置之外,都在地面会安装一套PTU单元,用于测量温湿压,这也是一个技术缺陷,无法测量更高位置的温湿压。 


 桁架式测风塔一般建议: 

(1)顶层两套风速风向互为备份,并加装一套温湿压;

(2)高度每间隔10m~20m装一套风速, 

(3)中间层加装一套风向,如果预算允许加装一套温湿压; 

(4)底层——视植被情况,不一定要装在10m高度,有时候是一种浪费——安装一套风速一套风向,加装一套温湿压; 

(5)可以在测风塔上再加装辐射计,顺便把太阳能的情况也测量了,撸草打兔子...... 


 如何组织测风更高效?  


1.首先你得明确需求,这是高效测风的最重要的问题。 

2.根据需求选择合适的测风类型,同时根据预算情况灵活选择技术路线和设备品牌,设备运输与供电有时也是决定性因素  。 

3.通过中尺度图谱、风资源分析图谱选择合适的测风场址,代表性的问题是首要的。 

4.选择合适的供应商这是难点,这属于你相信口碑还是口才的问题。同时,冰冻、强风等的倒塔非常频繁,铁塔质量上有能力的供应商是重要的保障。 

5.施工监理和完工验收,很多大的开发商都有一套完备的流程,我的经验是,不要轻信现场施工人员,在挖基础的时候一定要派人核实坐标点,在铁塔安装完成、测风设备安装时一定要现场监理并验收。


6.测风塔运行过程,要按照周检查、月报告、年评估这样的节奏来监管数据完整率和可靠性。 

7.不断总结经验,不断积累前行,有问题来找金风风资源工程师。 

 

(作者:胡威,金风科技风电设计研究院风资源中心风资源平台技术部 )

  (来源:金风科技微平台)