测风塔代表性对复杂地形风电场风能资源评估的影响

复杂地形风电场风能资源评估的准确与否,很大程度上决定于风电场测风塔的数量和测风塔的位置是否具有代表性。以已运行的某西南地区复杂地形风电场为例,采用风电场实际运行的数据资料,利用Windsim软件计算不同测风方案下风电场的风能资源分布和年可利用小时数。结果表明,测风塔的代表性对复杂地形风电场风能资源评估有着极其重要的影响;测风塔的布设应综合考虑风电场地形地貌、海拔、距离以及遮挡效应等因素;合理选择具有代表性的测风塔,可以很大程度上降低风电场风能资源评估的不确定性。     

影响兴化湾北部海域海上风电场的“麦德姆”风特性研究

利用兴化湾北部海域海上风电场区域的桃仁屿海上测风塔资料,对影响该区域的热带气旋"麦德姆"进行风特性探讨,包括湍流强度、阵风系数及幂指数等。结果表明,①正面影响风电场区域的强热带风暴"麦德姆",它的中心经过风电场时,风速骤降,风向明显转变,湍流强度变化相当剧烈,且湍流扰动能维持一段较长时间,这对风机的影响非常严重。②"麦德姆"影响期及观测期的桃仁屿站的湍流强度随风速变化情况与标准湍流强度曲线变化规律相一致。③根据风速的波动性及设计的保守性,阵风系数取1.3。④风速幂指数综合考虑为0.04。可为今后兴化湾北部海域海上风电场的研究做基础性的铺垫。     

台风“海葵”影响下近地风脉动特性研究

本文基于台风"海葵"过境时,同济大学国家重点实验室风工程实测基地内40m测风塔获得的台风风速数据,对其阵风因子,湍流度,峰值因子等风脉动参数特性进行分析研究。     

利用STRM和NCEP数据提高风电场宏观选址的准确性

利用STRM数据得出风电场宏观地形,利用NCEP数据提取出风电场的气象数据,在WAsP8.3软件的支持下,计算出描述风资源概况的风速、风功率密度和威布尔分布参数值的分布概况,根据风速、风功率密度分布可以直观的看出风资源的分布情况,根据威布尔分布参数值能够计算出初步的发电量,进而为风电场的宏观选址和下一步测风塔的建立提供依据。     

基于实测数据的西北地区风电场风场及尾流特性分析

基于西北地区某风电场2015—2016年的风速风向实测数据,分析了风电场风塔的尾流特性,并与现有风力机尾流模型进行了对比分析.在此基础上,对在远尾流场作用下的风速风向、湍流强度、湍流积分尺度、概率密度分布等风场特性进行了详细分析.研究结果表明:现有的Jensen模型、Park-Gauss模型与实际工程中多个尾流作用下的风电场尾流特性存在差异.在多风向多尾流叠加作用下,当风速大于10 m/s时,各风塔湍流强度随着平均风速的增长呈增大趋势,风电场内部风塔湍流强度在低湍流段更加集中,外围风塔湍流强度随平均风速的增大速率略快于内部风塔,而湍流积分尺度随平均风速的增大程度总体慢于内部风塔,且外围风塔实测风速更加接近高斯分布.     

风速时间序列复杂度分析

为研究测风塔不同高度以及气象站实测逐时风速的复杂度,文中以山东一风电场为例,收集测风塔5个高度层及气象站同期的1年逐时风速数据,采用广义极值分布理论以及多尺度熵模型对不同高度不同时间长度序列的风速时间序列进行复杂度分析。结果表明,测风塔除10m高度外的风速数据更符合Frechet分布;而10m高度和气象站风速数据更符合Weibull分布;随着时间尺度的增大,不同高度风速数据的复杂度首先变高,在8～12h处样本熵达到最大值,然后复杂度逐渐降低。     

复杂地形条件下的西部强风特性实测分析

针对复杂地形条件下风特性参数稀缺的问题,通过选择典型地形条件下的三处强风区进行风特性实测研究,得到峡谷山口区特殊的风场特性。平均风特性:(1)风向与峡谷走向一致;(2)风速、风向与季节变化有明显关系;(3)风攻角在±5°间;(4)风剖面指数随风速而增大。脉动风特性:(1)紊流强度均值都小于《规范》中相应的推荐值,表明紊流强度在强风条件下的值小于一般气象条件下的值;(2)紊流强度均值在三维方向的分布与《规范》建议值差别较大;(3)与《规范》推荐值相比,塔高70m处积分尺度实测值较大;(4)各测风塔沿高度方向的紊流功率谱相差不大,且随高度增加脉动频率增大。此外二维与三维测风仪观测结果(除风向角外)规律一致,但三维仪较二维仪所测极值风速明显偏大。     

海上风电场建设重大工程问题探讨

三峡集团公司承担了国家“十一五”科技支撑计划项目中近海风电场选址及风电机组运行、维护技术开发和近海风电机组施工、测试专用设备的研制等有关课题的研究工作,在江苏近海和潮间带建设了多台具有自主知识产权的试验风机。通过研究测风、风资源评估、基础结构、运输吊装、运行维护等海上施工关键技术,以及推动大型海上风力发电机组的研发,探索降低海上风电开发成本的措施。以海水淡化为切入点,开展风电的非并网应用研究,寻求解决风电消纳问题的新方法。     

风电场风速概率Weibull分布的参数估计研究

风电场风速概率分布是描述风能特征的主要指标,其准确程度直接影响风电场风能资源的评估结果。主要介绍了两参数威布尔分布的极大似然估计法、最小二乘估计法和WASP估计法3种风速概率分布参数的估计方法。通过对四川广元地区低风速区域测风塔实测数据分析,结果表明,极大似然估计法与实测数据统计结果最为接近,拟合效果良好;Weibull参数c、k存在相对较为明显的季节变化;尺度参数c值随高度呈现幂指数形式,形状参数k值随高度呈现二次函数形式变化特征,在80～90 m高度左右,曲线出现拐点,k值取得最大值。     

基于数值模拟的雅砻江流域风能资源初步评估

针对传统评估手段在大范围风能资源评估中的不足,基于数值天气模式,从2000至2016年再分析资料中获得了雅砻江流域近17年的高分辨率风速模拟资料,并对雅砻江全流域风能资源进行了初步评估。评估内容主要包括平均风速空间分布、风功率密度空间分布、风速年内分布以及年风能可利用小时空间分布等。初步掌握了雅砻江流域风能资源的时空特征,分析结果表明:流域内存在一定比例的风能资源富集区,如宁蒗河与敢鱼河之间、甘孜所在经度线两侧、安宁河谷等成片区域。该研究为进一步的风能资源详查与实地观测提供了依据。     

QuikSCAT风矢量资料在黄海洋面的真实性检验及应用

为弥补黄海海域缺乏洋面风实测资料,提高该海域海洋大风预报能力,本文对NASA QuickSCAT极轨卫星的10m散射风原始轨道资料和江苏近海黄海区域海洋站风资料进行了对比,并对QuickSCAT风应用于沿海大风预报的能力做了研究。结果表明,QuickSCAT散射风原始轨道资料在江苏近海区域具有可信性：江苏近海海洋站与QuikSCAT风速误差为-0.01m/s,散射计风速略低于海洋站的风速;两者风向偏差为2.31?。利用QuickSCAT矢量风和海洋站实况的订正关系对热带气旋大风圈范围和强度预测做了尝试性工作,表明QuickSCAT散射计矢量风资料对江苏近海区域强风有很好的预报能力。     

风力机双参数机舱传递函数构建方法

自由来流风速是影响风电机组叶片气动性能、运行控制策略、功率特性的重要因素。针对常用机舱传递函数在估算自由来流风速时考虑因素单一的问题,本文以风电机组的能效后评估为依托,借助机舱式激光雷达对自由来流进行测量,结合机组运行状态建立了测风数据的有效性筛选方法;基于曲面拟合的方式研究自由来流风速与同期机舱风速、机组输出功率的相关关系,提出了一种双参数机舱传递函数的拟合构建方法,其拟合优度相对于常用单参数传递函数有了一定程度的提升。采用该方法可降低机组后评估时对遥感测风装置的依赖,为同场区该型号机组能效评估中涉及的自由来流风速获取提供了一种精度较高的工程估算方案。     

矮寨大桥桥址区脉动风特性的实测分析

根据建立在矮寨大桥上的测风塔对矮寨大桥所在山谷进行实时的风速、风向等信息的全程监测和记录,获得了在桥面上6个点和桥面下4个点的实测数据.基于矮寨大桥现场测得的风速数据,对湍流度、阵风因子、等脉动风参数特性进行分析研究.研究表明,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,并且通过最小二乘拟合得到了他们之间的经验公式.     

广西风速资源的时空分布特征分析

选取广西1971～2015年91气象站点风速数据,辅以DEM与遥感本底信息数据,运用气候学方法和指数空间推算法,构建广西不同时间尺度的风速资源空间分析模型,模拟广西近地层年均、季度风速,利用交叉验证法进行对比验证,选出较高精度的模拟结果,分析广西风速资源时空分布特征。研究结果表明,基于指数空间推算法的风速空间分析模型,综合考虑海拔高度及下垫面类型等因素的影响,可模拟精度较高的风速资源分布情况。广西近地表风能资源丰富区主要位于钦州市、防城港市、北海市等沿海一带以及由大山脉的主脉与周围大片谷地构成的地形区,且该区域春季风速较高,冬季次之,秋夏季最低。     

海面上下击暴流风场特性模拟及分析

为研究下击暴流作用于海洋上层水域的风场特性与风浪分布,基于CFD(computational fluid dynamics)技术,建立了二维几何模型,使用雷诺应力模型、多相流模型对二维下击暴流作用于海洋上层水域的过程进行数值模拟,开展了其速度变化时程、波高变化时程、特征时刻径向风速剖面、时均风速剖面与液相流速剖面的变化特性的分析.模拟结果表明：相对于平面陆地,下击暴流作用于海洋上层水域的前期径向气流方向有所抬升,风场稳定后径向气流中部仍表现为小幅抬升,至冲击中心水平方向远处逐渐平稳;冲击中心附近的海洋上层表面随下击暴流持续作用表面产生下凹,随时间增加下凹加剧,产生的冲击波向两侧传递,随时间发展在径向气流作用下产生长短不一的波;早期径向风速值将超过初始下沉气流风速值,最大达到下沉气流速度值的1.2倍,易联合风浪作用使海上舰船发生倾覆,海上舰船应利用其特征防范与抵御下击暴流;径向时均风速最大值所在高度较下击暴流作用于陆地时要高.     

基于神经网络的风电场超短期风速数值预报的动态修订

 针对风电场风功率预测所需的离地70m、0~4h的超短期风速预报,本文利用中央气象台发布的MM5格点输出的数值预报风速及测风塔实时发回的气象资料,探讨了利用神经网络将前期误差观测值和测风塔湍流指标等因子对MM5数值预报风速进行动态修订的方法,建立动态修订超短期预报模型,为满足风电场超短期风功率预报的工程应用提供一定的参考。结果表明,修订后的预报风速平均绝对误差等指标大幅降低,有效地提高了预报精度。     

广西风速资源时空分布特征分析

选取广西1971～2015年91个气象站点风速数据,辅以数字高程模型(digital elevation model,DEM)与遥感本底信息数据,运用气候学方法和指数空间推算法,构建广西不同时间尺度的风速资源空间分析模型,模拟广西近地层年均、季度风速,利用交叉验证法进行对比验证,选出较高精度的模拟结果,分析广西风速资源时空分布特征。研究结果表明,基于指数空间推算法的风速空间分析模型,综合考虑海拔高度及下垫面类型等因素的影响,可模拟精度较高的风速资源分布情况。广西近地表风能资源丰富区主要位于钦州市、防城港市、北海市等沿海一带以及由大山脉的主脉与周围大片谷地构成的地形区,该区域春季风速较高,冬季次之,秋夏季最低。     

基于 MVDＲ 波束形成算法的风速风向测量方法

为更好地抑制传统测风方法中噪声的问题,提出了基于 MVDＲ( Minimum Variance Distortioniess Ｒesponse) 波束形成算法,结合一种特殊的弧形阵列的测风研究方法,通过使用四元超声波传感器弧形阵列结构获得冗余空间采样信息,并将阵列所接收信息进行最小方差无畸变响应的波束形成算法处理,从而估计待测的风速风向信息。仿真结果表明,该方法可实现对风速 0 ～ 60 m/s 与风向角 0 ～ 359°的估计,可实现对风速以及风向的准确测量。     

江西省高山风场风能资源评价中风切变指数的研究

利用高山风场70 m高度测风塔观测数据,研究江西省高山风场风切指数变化特征。描述及总结了3处高山风场的风切变指数的日变化、月变化、季节变化特征及规律。分析结果表明地形和地表粗糙度是影响江西省高山风场风切变指数的主导因素。该结果能为江西省高山风电场的设计运行提供可靠的参考。     

海上风电工程结构与地基的关键力学问题

作为一种新型清洁能源,海上风力发电受到人们的广泛关注,近十年发展迅猛．海上风电结构既不同于陆上风电结构,也区别于传统的海洋平台,既要考虑风对风机、塔架的作用,也要考虑波、浪、流、冰对水下支撑结构和地基的作用,还要考虑高倾覆力矩作用下地基的变形和承载力．然而,与之相关的水动力学、土力学、结构动力学及流．固一土耦合力学等的现有理论,还远不能满足工程设计和建设的需求,亟待发展．本文在阐述海上风电工程发展现状、结构形式与特征的基础上,重点阐述有关海上风电结构（包括固定式和浮式）的耦合水动力载荷与响应、地基的动力响应与承载特性的研究发展趋势,从水动力学、土力学和结构动力学的角度,凝练其中亟待开展深入研究的关键科学问题,包括：近海复杂海洋环境条件、海上风机系统的耦合水动力载荷、支撑结构和地基的动力响应等,并据此提出近期研究的发展方向,为从事海上风电工程研究和建设的科技人员提供参考．