老爺廟風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)價(jià)

老爺廟風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)價(jià)

風(fēng)能是一種清潔的能源。風(fēng)能發(fā)電是新能源領(lǐng)域最成熟、最具規(guī)模的發(fā)電形式之一。發(fā)展風(fēng)電對(duì)于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、減輕環(huán)境污染等方面有著非常重要的意義,風(fēng)電已公認(rèn)為是重要的戰(zhàn)略替代能源。我國(guó)正在進(jìn)一步加強(qiáng)和加快風(fēng)電建設(shè)。江西為內(nèi)陸省份,全國(guó)內(nèi)陸省份有較好風(fēng)力資源的地區(qū)不多,但江西省是個(gè)例外。我省在鄱陽湖地區(qū)有十分豐富的風(fēng)力資源,詳細(xì)掌握風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源的分布狀況是開發(fā)利用的前提。1老爺廟風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的實(shí)際效果江西風(fēng)能資源主要富集于鄱陽湖區(qū)。老爺廟風(fēng)場(chǎng)是鄱陽湖區(qū)風(fēng)能較大的風(fēng)場(chǎng),位于都昌縣西北部,包括附近的馬鞍島、湖道淺灘,是有名的強(qiáng)風(fēng)區(qū)。老爺廟風(fēng)電場(chǎng)面積約11km2。為了下一步風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)的初步設(shè)計(jì),為建立最佳風(fēng)電場(chǎng)提供可靠的依據(jù),在老爺廟風(fēng)電場(chǎng)架設(shè)了2個(gè)10m和2個(gè)50m共4個(gè)測(cè)風(fēng)鐵塔點(diǎn),分別在50m鐵塔的10m、30m、40m、50m高度處安裝了測(cè)風(fēng)感應(yīng)器,10m鐵塔只在10m高度處安裝了測(cè)風(fēng)感應(yīng)器。測(cè)風(fēng)使用的感應(yīng)部分采用上海氣象儀器廠生產(chǎn)的EL型電接風(fēng)向風(fēng)速感應(yīng)器,記錄、貯存部分采用山東恒生電器有限公司生產(chǎn)的ZFJ-1型自動(dòng)風(fēng)力記錄儀,自動(dòng)記錄每天的逐時(shí)平均風(fēng)向風(fēng)速。2風(fēng)速和風(fēng)速數(shù)據(jù)的分類和分析2.12景區(qū)實(shí)時(shí)風(fēng)速和時(shí)段的平均風(fēng)速風(fēng)速日變化可以反映風(fēng)電在時(shí)間上的分布。表2給出了老爺廟2001年4月～2002年4月實(shí)測(cè)期間各鐵塔不同高度24h各時(shí)次平均風(fēng)速。從表可以看出,各鐵塔10m處24h各時(shí)次平均風(fēng)速均是中午前后(11～14時(shí))風(fēng)速最大,小時(shí)平均風(fēng)速最大值為5.3～6.4m/s,這與星子氣象站累年或同期小時(shí)風(fēng)速最大值出現(xiàn)時(shí)間基本一致;19～20時(shí)風(fēng)速最小,小時(shí)風(fēng)速最小值為4.4～5.4m/s。2號(hào)鐵塔和4號(hào)鐵塔30、40、50m處24h各時(shí)次平均風(fēng)速均是3～4時(shí)風(fēng)速最大,小時(shí)風(fēng)速最大值為5.9～7.0m/s;19～20時(shí)風(fēng)速最小,小時(shí)風(fēng)速最小值為5.1～6.2m/s。相比較而言,1號(hào)、2號(hào)鐵塔測(cè)點(diǎn)的小時(shí)風(fēng)速值比3號(hào)、4號(hào)測(cè)點(diǎn)同高度的小時(shí)風(fēng)速值大,造成這種差異的主要原因與地形有關(guān),1號(hào)鐵塔位于湖灘邊,2號(hào)鐵塔海拔高度高,比4號(hào)鐵塔海拔高123m。2.2平均風(fēng)速的比較風(fēng)速月變化反映了風(fēng)電在時(shí)間上的分布。表3為老爺廟實(shí)測(cè)期間各月、年平均風(fēng)速值。從表可以看出,2號(hào)鐵塔10、30、40m高度的年平均風(fēng)速在5.5～6.2m/s范圍內(nèi),4號(hào)鐵塔10、30、40、50m高度的年平均風(fēng)速在4.4～5.6m/s范圍內(nèi),1號(hào)鐵塔和3號(hào)鐵塔10m高度的年平均風(fēng)速分別為5.5m/s和5.4m/s;相比較而言,1號(hào)、2號(hào)鐵塔測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速比同高度3號(hào)、4號(hào)鐵塔測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速大些,這與前述鐵塔小時(shí)風(fēng)速結(jié)果一致。不同鐵塔測(cè)點(diǎn)、不同高度的月平均風(fēng)速均是9月平均風(fēng)速最大,5、6、7月平均風(fēng)速最小,與星子氣象站累年或同期平均風(fēng)速變化規(guī)律基本一致。2號(hào)鐵塔和4號(hào)鐵塔不同高度的年平均風(fēng)速均隨高度增加而增加。2.3不同高度的鐵線風(fēng)壓風(fēng)向頻率是反映風(fēng)向穩(wěn)定的指標(biāo),風(fēng)機(jī)運(yùn)行要求風(fēng)向穩(wěn)定,有利于發(fā)電量的提高和風(fēng)機(jī)的保護(hù)。圖1給出了實(shí)測(cè)期間1號(hào)鐵塔10m高度風(fēng)向頻率分布(其它鐵塔和高度風(fēng)向頻率分布圖略)。由結(jié)果可知,鐵塔測(cè)點(diǎn)不同高度均以偏北(N,NNE,NE)風(fēng)或偏南(SE,SSE,S,SSW,SW)風(fēng)出現(xiàn)頻率較多(僅4號(hào)鐵塔10m高度以S-SSW-SW風(fēng)出現(xiàn)頻率最高),偏東(ENE,E,ESE)風(fēng)或偏西(WSW,W,WNW,NW,NNW)風(fēng)出現(xiàn)頻率較少;其中不同測(cè)點(diǎn)、不同高度均以N風(fēng)或NNE風(fēng)或NE風(fēng)為最多風(fēng)向,均以WNW風(fēng)或ESE風(fēng)出現(xiàn)頻率最少,反映出風(fēng)向穩(wěn)定,有利于發(fā)電量的提高和風(fēng)機(jī)的保護(hù)。鐵塔實(shí)測(cè)期間全年風(fēng)向頻率分布與累年或同期星子氣象站的風(fēng)向頻率分布基本一致。2.4最大風(fēng)速,10m/s有效風(fēng)能,2表4給出了實(shí)測(cè)期間各鐵塔、各測(cè)風(fēng)高度各風(fēng)向總風(fēng)能。由表可看出,除4號(hào)鐵塔10m高度以偏南風(fēng)(S或SSW風(fēng))的總能量比例最大外(可能是受地形影響),其它不同測(cè)點(diǎn)、不同高度均以N風(fēng)或NNE風(fēng)或NE風(fēng)的能量比例最大,為主導(dǎo)能量風(fēng)向,N-NNE-NE風(fēng)的能量比例高達(dá)92.6%～94.5%,有利于風(fēng)電機(jī)布局。各風(fēng)向3～20m/s有效風(fēng)能、4～25m/s有效風(fēng)能分布(表略)規(guī)律與總風(fēng)能的分布規(guī)律一致。實(shí)測(cè)期間各風(fēng)向風(fēng)能分布規(guī)律基本與風(fēng)向頻率分布規(guī)律相似,但各風(fēng)向風(fēng)能分布比風(fēng)頻分布更集中在某一風(fēng)向上。2.5實(shí)測(cè)期間各風(fēng)速段頻率分布各級(jí)風(fēng)速出現(xiàn)頻率和小時(shí)數(shù)是反映風(fēng)機(jī)發(fā)電量的指標(biāo)。圖2給出了實(shí)測(cè)期間4號(hào)鐵塔50m高度各風(fēng)速段頻率分布(其它鐵塔和高度圖略)。由圖可知,老爺廟鐵塔測(cè)點(diǎn)不同高度的風(fēng)速基本以3m/s的風(fēng)速出現(xiàn)頻率(小時(shí)數(shù))最大。2.6年有效風(fēng)能密度表5給出了實(shí)測(cè)期間老爺廟各鐵塔測(cè)點(diǎn)不同高度的風(fēng)能資源參數(shù)。由表可知,實(shí)測(cè)期間老爺廟各鐵塔測(cè)點(diǎn)不同高度年平均風(fēng)能密度在125～314w/m2范圍內(nèi);3～20m/s風(fēng)速段,年有效風(fēng)能密度在188～396w/m2范圍內(nèi),年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)在5713～6944h范圍內(nèi),年有效風(fēng)力時(shí)數(shù)百分率在65%～79%范圍內(nèi),有效風(fēng)能在1076～2732kw·h/m2范圍內(nèi)。4～25m/s風(fēng)速段,年有效風(fēng)能密度在233～461w/m2范圍內(nèi),年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)在4481～5884h范圍內(nèi),年有效風(fēng)力時(shí)數(shù)百分率在51%～67%范圍內(nèi),有效風(fēng)能在1046～2712kw·h/m2范圍內(nèi)。1號(hào)、2號(hào)不同高度鐵塔測(cè)點(diǎn)的風(fēng)能資源參數(shù)略大于3號(hào)、4號(hào)鐵塔測(cè)點(diǎn)同高度的風(fēng)能資源參數(shù)。3有效風(fēng)能密度和有效風(fēng)力時(shí)數(shù)表6給出了有關(guān)專家關(guān)于我國(guó)風(fēng)能分區(qū)的指標(biāo)。根據(jù)表5老爺廟各鐵塔測(cè)點(diǎn)風(fēng)能資源參數(shù)統(tǒng)計(jì)資料,從有效風(fēng)能密度和有效風(fēng)力時(shí)數(shù)二指標(biāo)來衡量,觀測(cè)期間4號(hào)鐵塔10m的有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)達(dá)風(fēng)能豐富區(qū)標(biāo)準(zhǔn),但有效風(fēng)能密度略小,只達(dá)到風(fēng)能較豐富區(qū)指標(biāo),其它鐵塔不同高度的有效風(fēng)能密度和有效風(fēng)力時(shí)數(shù)二指標(biāo)均達(dá)到風(fēng)能豐富區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。4年平均風(fēng)速的訂正星子氣象站位于星子縣城南郊,緊靠鄱陽湖,與老爺廟風(fēng)場(chǎng)隔湖相對(duì),離老爺廟風(fēng)電場(chǎng)僅五公里。星子氣象站多年平均風(fēng)速為2.9m/s,實(shí)測(cè)期間星子氣象站年平均風(fēng)速為2.5m/s,比多年年平均風(fēng)速小0.4m/s,說明觀測(cè)期間是在該地區(qū)風(fēng)速較小期氣候背景下進(jìn)行的。因此,老爺廟鐵塔測(cè)點(diǎn)各高度上的年平均風(fēng)速也小于其當(dāng)?shù)氐亩嗄昶骄?。為求多年平均?需要進(jìn)行訂正,最簡(jiǎn)單的方法是將星子氣象站同期與多年平均值的差值0.4m/s加在各鐵塔測(cè)點(diǎn)各高度年平均風(fēng)速之上,訂正后各鐵塔測(cè)點(diǎn)各高度年平均風(fēng)速值見表7?？梢娎蠣攺R各鐵塔測(cè)點(diǎn)各高度多年年平均風(fēng)速值在4.8～6.6m/s范圍內(nèi)。5南風(fēng)上升和風(fēng)力較強(qiáng)老爺廟各鐵塔測(cè)點(diǎn)各高度多年年平均風(fēng)速值在4.8～6.6m/s范圍內(nèi)。鐵塔測(cè)點(diǎn)不同高度均以偏北或偏