何 一，孫 慶，陳 宇

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

德昌安寧河谷風電場位于四川省涼山彝族自治州德昌縣境內(nèi)的安寧河谷北段，北起德昌縣與西昌市交界處，南到德昌縣城，南北長約18km，東西寬度2～4km。

德昌安寧河谷風電場是四川省風電場規(guī)劃中推薦的首批開發(fā)的風電項目之一，因其風能資源豐富，前期工作深入，交通條件好，開發(fā)建設步伐較快，建成后將成為四川省的首個大型并網(wǎng)風電場。

2 自然環(huán)境

風電場所在區(qū)域屬高原河谷地帶，地形北高南低，螺髻山與耗牛山東西對峙，中間是安寧河谷，是安寧河谷平原的南延部份。境內(nèi)地勢起伏較大，周邊山系最高處海拔4 359m，安寧河谷最低處海拔1 115m。安寧河河谷地區(qū)為北高南低的狹管狀地形，風的狹管效應明顯，因而造成南北向風力加大，大風頻繁出現(xiàn)，且冬春季節(jié)季風尤為明顯。

風電場位于德昌縣麻栗、阿月、銀鹿等鄉(xiāng)境內(nèi)，場址區(qū)海拔高度在1 360～1 570m之間，地勢較開闊平坦，場區(qū)有西攀高速公路、國道G108線、成昆鐵路及多條高壓輸電線路，民居星羅棋布，施工條件較好，但對風電場布局的影響物相對較多。

3 評估方法

通過在風電場區(qū)域內(nèi)建立測風塔，收集滿一年的測風數(shù)據(jù)后，與當?shù)貧庀笳鹃L期數(shù)據(jù)進行訂正，得到代表風電場多年平均的風能資源數(shù)據(jù)。

國內(nèi)已建風電場多分布于三北地區(qū)和東南沿海，所在地多為平原或淺丘，地形平坦，一個測風塔的資料可以代表周邊大片區(qū)域，且區(qū)域內(nèi)風資源相差不大。本風電場地形復雜，起伏不定的山體對風況影響很大，故本風電場采用在經(jīng)、緯兩個方向的不同高程上建立多個測風塔，分析河谷地帶的風資源分布特點。

4 測風數(shù)據(jù)分析

4.1 測風塔設立

經(jīng)現(xiàn)場實地考察，將風電場區(qū)域劃分為3個斷面，上、中斷面河谷較為狹窄，下斷面河谷比較寬闊。共布置了7座測風塔(位置示意見圖1)。上斷面在德昌與西昌交界處，左岸布置1座70m測風塔(70#)，右岸布置1座30m測風塔(31#)；中斷面在麻栗鄉(xiāng)大高橋處，左岸布置1座70m測風塔(71#)，右岸布置1座30m測風塔(32#)；下斷面在銀鹿鄉(xiāng)政府處，左岸較高處布置1座70m測風塔(72#)，沿河處布置1座30m測風塔(33#)，右岸布置1座30m測風塔(34#)。

4.2 測風數(shù)據(jù)

經(jīng)過2008年8月～2009年7月一年的觀測，數(shù)據(jù)顯示區(qū)域內(nèi)主風向為南、北兩個方向。70m高度處風速為5.68～6.48m/s，30m高度處風速為4.08～5.64m/s。各測風塔同期風速數(shù)據(jù)見表1。

表1 各測風塔年平均風速

圖1 測風塔位置示意

從測風數(shù)據(jù)分析可知，本區(qū)域的風能資源的分布特點為：

(1)河谷狹窄處風力偏大，寬闊處風力偏小；

(2)海拔高處風力偏大，低處風力偏??；

(3)河谷中心線處風力偏大，兩側近山處風力偏小。

4.3 數(shù)據(jù)訂正

風電場附近的長期氣象測站為德昌縣氣象站，距測風塔5～15km，距離較近，地形相似，可作為分析本風電場風能資源的參證站。

將氣象站與測風塔同期數(shù)據(jù)進行相關性分析，相關系數(shù)R分別為為0.787(70#)、0.763(71#)、0.815(72#)、0.254(31#)、0.756(32#)、0.818(33#)、0.775(34#)，除最遠處的31#塔相關性很差外，其他均在0.8左右，相關性較好。70#～72#測風塔與氣象站數(shù)據(jù)相關性分析見圖2～4。

圖2 70#測風塔與氣象站相關性分析

圖3 71#測風塔與氣象站相關性分析

圖4 72#測風塔與氣象站相關性分析

現(xiàn)有風電場現(xiàn)場的觀測項目不全，且根據(jù)現(xiàn)場短期數(shù)據(jù)推求空氣密度不能準確反映多年平均數(shù)據(jù)，可參考鄰近地區(qū)的多年平均空氣密度。

根據(jù)德昌縣氣象站多年平均氣象要素統(tǒng)計值推算多年平均空氣密度，計算公式為：

式中p——氣壓，該地區(qū)為 858.9hPa；

t——溫度，該地區(qū)平均值為 17.6℃；

e——水氣壓，該地區(qū)為13.1hPa。

由此計算得到氣象站多年平均空氣密度為 1.024kg/m3。德昌縣氣象站的海拔高度比風電場現(xiàn)場低100m左右，兩地的空氣密度差別較小，以此空氣密度代表本風電場的空氣密度是合理的。

德昌氣象站10m高處2004～2009年平均風速3.06m/s，2008年8月～2009年7月區(qū)間年平均風速2.82m/s，在系列中屬于小風年。

利用氣象站長期數(shù)據(jù)和當?shù)乜諝饷芏葘?個70m測風塔70m高度測風數(shù)據(jù)進行修正，訂正為一套反映風場長期平均水平的代表性數(shù)據(jù)。70#測風塔70m高度平均風速6.41m/s，風功率密度229W/m2；71#測風塔70m高度平均風速6.62m/s，風功率密度268W/m2；72#測風塔70m高度平均風速5.8m/s，風功率密度212W/m2。

5 風能資源評估

5.1 風能資源

根據(jù)GB/T 18710-2002《風電場風能資源評估方法》，本風電場北部區(qū)域(上、中斷面)風能資源較好，風電場風功率等級為2級，屬風能資源較好區(qū)域。南部區(qū)域(下斷面)風能資源較差，風電場風功率等級為1級，屬風能資源可開發(fā)區(qū)域。

5.2 風速、風向特性

以71#測風塔為代表，風電場風向主要集中在南南西(SSW)和北北東(NNE)兩個方向，盛行風向穩(wěn)定，基本與安寧河河谷方向一致(見圖5)。

圖5 70m高度風向(左)、風能(右)玫瑰圖

年有效風速時數(shù)為7 273h，占全年的85.4%，11～20m/s時數(shù)占全年的12.2%，大于20.0m/s時數(shù)占全年的0.01%。本風場有效風速時段長，無效風速時段較短，全年均可發(fā)電，無破壞性風速(見圖6)。

圖6 70m高度風速、風功率密度分布直方圖

年內(nèi)大風月集中在1～5月份，小風月集中在7～9月份，即冬春季風大，夏季風小。2～10月以南風為主，11～翌年1月以北風為主，即冬季盛行北風，其他季節(jié)盛行南風(見圖7)。

圖7 70m高度風速和風功率密度年內(nèi)變化曲線

風速一日之內(nèi)的變化十分復雜，一般情況中午12、13點風速開始加大，至下午16點風速最大，然后逐漸減小，至凌晨最小。就總體情況看，0～12點小，13～24點大(見圖8)。

6 結束語

本風電場無破壞性風速，盛行風向穩(wěn)定，其風能資源具有一定的開發(fā)價值。

從風能資源分布來看，北部區(qū)域風功率密度較大，風能資源優(yōu)于南部區(qū)域。

從開發(fā)條件來看，區(qū)域內(nèi)主要公路均位于左岸，而風電機組大件運輸主要依靠公路運輸，過河及穿越鐵路線均有一定困難，安寧河左岸區(qū)域開發(fā)條件優(yōu)于右岸區(qū)域。

圖8 70m高度風速和風功率密度日變化曲線

本風電場區(qū)域較大，可分為多期滾動開發(fā)。根據(jù)以上分析，北部左岸區(qū)域風能資源豐富，開發(fā)條件好，應作為第一期開發(fā)的重點區(qū)域。北部右岸區(qū)域風能資源也較好，在后續(xù)進行道路交通研究后，宜作為第二期開發(fā)的區(qū)域。南部區(qū)域風能資源較差，在前兩期風電場建設開發(fā)的基礎上，總結經(jīng)驗，深入優(yōu)選機組點位，可作為第三期工程進行開發(fā)建設。

參考文獻：

[1] 中國水利水電建設工程咨詢公司.GB/T18710-2002《風電場風能資源評估方法》[S].北京：中國標準出版社,2002.

[2] 宮靖遠,賀德馨,等.風電場工程技術手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004.