根据《风电发展“十三五”规划》,到2020年底,风电累计并网装机容量确保达到2.1亿千瓦以上,其中海上风电并网装机容量达到500万千瓦以上,由此可知,海上风电开发空间也足够广阔。
海上风电,顾名思义就是把海上风能转变成机械动能,再把机械动能转化为电力动能,这就是海上风力发电。
我国海上风能资源丰富,大力发展海上风电,这对促进环境治理、调整能源结构具有较大意义,更是推动风电技术进步和产业升级的重要力量。
和陆地风电项目类似,海上风资源评估同样重要,因为它的投资风险更大。众所周知,风资源评估关乎风电场选址、风机选型、机位布局、发电量估算等,它是保障风电收益的关键因素。
海上测风数据主要来源于沿岸气象站观测、海洋船舶气象观测、石油平台气象观测、卫星遥感观测、海上测风塔等,但海上测风塔观测是捕获所在海域风资源最直接、最可靠的技术之一。
一个海上风电场,通常搭设有一台主测风塔(可监测至风机轮毂及其以上高度的风况)和几个辅助测风塔。为覆盖整个风电场、降低采集点的不确定性,有时还需竖立多个辅助测风塔来进行风机轮毂高度以内的测风。
注意:评估测风数据时,每个测风塔需要被分别评估,并计算其不确定性,再运用于所测场址的产能评估和载荷计算中。
随着海上风电从浅海向深海发展,加之海上气候恶劣,传统固定式测风塔施工周期长,难度大等劣势,这时可采用声雷达测风系统来进行测风。
声雷达可精确测量风速(水平、垂直),风向、风切变和紊流强度等数据,周期短,成本低、且易于维护,能有效解决海上测风塔的高空维护难题。
海上风资源评估可分为宏观风资源评估、微观风资源评估两阶段,其采用多种海洋风资源观测数据,通过数值模拟、MCP等手段来综合评估。
(一)宏观风资源评估
宏观风资源评估主要根据海上气象实测资料(船舶气象观测、石油平台气象观测等)、中尺度数据模拟,或卫星遥感资料来获得整个海域的风资源分布状况及风资源储量。
(二)微观风资源评估
微观风资源评估是根据测风塔或声雷达的实测数据,采用微尺度数值软件进行模拟计算,来分析风况分布、绘制风图谱,以此进行风机选型、风机排布、发电量计算等微观选址操作。
评估海上风资源时,不但要对实际测风数据进行校对、筛选、订正,还应考虑尾流、海洋气候、气温、水温、潮位变化、昼夜海风变化规律等影响。
事实上,目前我国海上风资源评估技术还不够成熟,有些技术问题还有待研究解决,如海上风资源测量、风资源库建立,海上风电尾流模型研究等。
不过,随着我国海上风电开发的飞速发展,相信不久后,海上风资源评估技术会越来越精确、越来越完善。
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