整理 | 孫一琳
近年來(lái)業(yè)內(nèi)研究人員為充分挖掘復(fù)雜地形下風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電潛力不斷研發(fā)新的技術(shù),提出新的方案。隨著風(fēng)電平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的來(lái)臨,對(duì)風(fēng)能資源評(píng)估的準(zhǔn)確性也提出了更高的要求。10月18日上午,眾多風(fēng)電企業(yè)技術(shù)專家來(lái)到“復(fù)雜地形下的微觀選址技術(shù)論壇”,在國(guó)家氣候中心研究員朱蓉和天津津能風(fēng)電有限責(zé)任公司總經(jīng)理程斌的主持下,向大家分享團(tuán)隊(duì)為優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組的微觀選址所研發(fā)的新技術(shù)和新思路。
風(fēng)能資源評(píng)估的本質(zhì)要回歸到如何更加準(zhǔn)確的測(cè)量,降低風(fēng)能資源評(píng)估過(guò)程中的不確定度。隨著海上風(fēng)電的發(fā)展,建設(shè)成本肯定要大大增加,對(duì)LCOE指標(biāo)的準(zhǔn)確性要求會(huì)更高。風(fēng)能資源評(píng)估的意義就是把風(fēng)參數(shù)計(jì)算結(jié)果的不確定度降低,讓發(fā)電量的值更有代表性。長(zhǎng)期訂正是測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)中的重要一環(huán),隨著測(cè)控時(shí)段的增加,風(fēng)速的訂正不確定度會(huì)有明顯的降低。另外,從前的模型不足以應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)的一些復(fù)雜地形,希望大家加強(qiáng)合作,將風(fēng)能資源評(píng)估和研究中獲得的樣本匯集起來(lái),為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定貢獻(xiàn)力量。
傳統(tǒng)的微觀選址,要從風(fēng)數(shù)據(jù)處理、測(cè)風(fēng)塔代表性、流場(chǎng)建模等各個(gè)環(huán)節(jié)做風(fēng)險(xiǎn)把控,包括各種排查,最后給出一個(gè)最優(yōu)發(fā)電量的方案,可以說(shuō)最核心的問(wèn)題就是一個(gè)靠譜的發(fā)電量。這里有很多風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。如今面臨競(jìng)價(jià)的新形勢(shì),項(xiàng)目所有者要承擔(dān)一個(gè)風(fēng)險(xiǎn),這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)不是一年兩年,而是20年的報(bào)價(jià)。這要求我們團(tuán)隊(duì)具備較高的專業(yè)性,但是一個(gè)人或者團(tuán)隊(duì)往往無(wú)法面面俱到。為此,建立一個(gè)平臺(tái)來(lái)做基礎(chǔ)的定制優(yōu)化是很必要的。平臺(tái)上有各方面的專家,依靠自身扎實(shí)的技術(shù),把東西做準(zhǔn)確。
風(fēng)能資源參數(shù)受地形影響非常明顯,對(duì)于一些地形非常復(fù)雜的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)資源分布極端不均的情況。復(fù)雜地形風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量潛力非常巨大。但目前我們的布機(jī)方法還存在一定的問(wèn)題,不能充分挖掘它的潛力,比如難以兼顧發(fā)電量和基礎(chǔ)安全,布機(jī)的時(shí)候耗時(shí)耗力。這里提出一個(gè)布機(jī)算法,首先要滿足機(jī)組的安全性需求,其次要盡可能地提升發(fā)電量,同時(shí)提高布機(jī)效率。自動(dòng)布機(jī)算法以發(fā)電量最優(yōu)為目標(biāo),充分考慮風(fēng)電機(jī)組在各個(gè)風(fēng)向上的尾流效應(yīng),并且剔除異常機(jī)位點(diǎn),在復(fù)雜地形排布機(jī)位時(shí)具備很大優(yōu)勢(shì)。
風(fēng)電場(chǎng)評(píng)價(jià)方面,主要從兩個(gè)角度出發(fā),發(fā)電量和安全性。影響發(fā)電量的相關(guān)因素有三點(diǎn),風(fēng)能資源、功率曲線和折減系數(shù)。風(fēng)能資源關(guān)注數(shù)據(jù)的采集和處理、流場(chǎng)仿真和結(jié)果輸出的控制。業(yè)內(nèi)有可能會(huì)提供一條仿真的功率曲線,對(duì)于功率曲線的評(píng)價(jià)更多的是關(guān)注它的選擇方式、為什么這么選擇以及選擇前是否進(jìn)行了驗(yàn)證。在發(fā)電量評(píng)價(jià)方面,項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)顯示風(fēng)能資源分析的差異可高達(dá)20%以上;功率曲線普遍存在高估,可達(dá)10%以上。安全性需要考慮兩方面,一是重大部件的變更;二是復(fù)雜的風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境帶來(lái)的影響。
GIS是指地理信息系統(tǒng),核心技術(shù)包括航空攝影測(cè)量技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、地形數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)和地形三維顯示技術(shù)。在風(fēng)電行業(yè)主要可以應(yīng)用于宏觀選址、測(cè)風(fēng)和微觀選址工程設(shè)計(jì)等方面。能有針對(duì)性地解決一些行業(yè)痛點(diǎn)問(wèn)題,比如風(fēng)能資源工程師獲得的很多地表數(shù)據(jù)嚴(yán)重滯后,不能夠真實(shí)反映地表情況;地形精度較差制約著風(fēng)能資源評(píng)估和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì);無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集的成本居高不下,無(wú)法大面積使用;同時(shí)對(duì)高精度數(shù)據(jù)的處理手段也嚴(yán)重滯后,數(shù)據(jù)信息不能得到有效的挖掘和評(píng)估。未來(lái)我們應(yīng)該基于更多元的數(shù)據(jù)資源實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合,包括中尺度分辨率的降維等,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息最大化挖掘。
兩年前,IEC開(kāi)始著手制定關(guān)于微觀選址的工作標(biāo)準(zhǔn),即IEC61400-15。風(fēng)電行業(yè)的很多開(kāi)發(fā)商、業(yè)主、風(fēng)電機(jī)組制造商,包括很多研究機(jī)構(gòu)都參與了標(biāo)準(zhǔn)的制定。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及五方面內(nèi)容:一是對(duì)氣象條件的測(cè)量、預(yù)測(cè),其中還包括指導(dǎo)長(zhǎng)期測(cè)量和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的方法以及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn);二是對(duì)氣象預(yù)測(cè),風(fēng)的參數(shù),發(fā)電量的預(yù)估給出一些指導(dǎo)性的方法意見(jiàn);三是關(guān)于機(jī)械載荷分析的輸入,如何去量化每一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、每一個(gè)機(jī)位點(diǎn)的參數(shù);四是在傳統(tǒng)概率發(fā)電量評(píng)估方面,如何去評(píng)估所有的分析不確定性;最后是要建立一個(gè)非常完善的文檔體系。
在競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的背景下,行業(yè)內(nèi)都在提風(fēng)能資源精細(xì)化評(píng)估和風(fēng)電場(chǎng)的后評(píng)估。對(duì)于復(fù)雜地形的風(fēng)能資源評(píng)估,用大渦模擬比傳統(tǒng)的平均模型模擬更接近實(shí)際運(yùn)行情況?,F(xiàn)在大部分的項(xiàng)目還是會(huì)用平均模型進(jìn)行模擬計(jì)算,但是對(duì)于極端復(fù)雜的情況,可能會(huì)存在一些失效的情況。另外,對(duì)流場(chǎng)使用特性,特別是對(duì)于一些氣流的特征,包括氣流分離、擾流等要有更深刻的理解。未來(lái)有很多可以做的工作,比如使用先導(dǎo)模擬給后面的主模擬提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的入流條件,跟中尺度的模式相結(jié)合,采用這種模式的結(jié)果作為大渦模擬的輸入,這樣會(huì)得到更準(zhǔn)確的結(jié)果??傮w上,基于大渦模擬和CFD模擬為極端復(fù)雜情況下的評(píng)估提供了一個(gè)新途徑。
攝影:焦海兵