近日,习近平主席在气候雄心峰会上进一步提出,到2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。
可见,风电即将进入“倍速”发展阶段,而风资源评估作为风电开发的基础工作,不但关乎着微观选址的准确性,还是影响风电场经济效益的关键因素。
风资源评估时,风机轮毂高度的风况受风切变指数的影响,而风机轮毂高度的风况又影响着风力发电机组的选型和发电量估算,最终对风电场的经济效益评估产生影响。
故风切变指数的误差程度和风机轮毂的高度息息相关。
先谈风切变,风切变又称风剪,是指大气中不同两点之间的风速或风向的剧烈变化,其主要受地形、地面粗糙度和温度影响。
因为,在近地表空间中,风速会随高度变化而有显著的变化,其原因是地面的粗糙度、大气垂直稳定度。
而风切变指数则是风速在垂直于风向平面内的变化,其大小反映风速随高度增加的快慢,同样受地形、地面粗糙度和温度影响。
故平原地区风电场中,相邻测风塔的风切变指数相差不大;但风场场址在植被茂密的山地或丘陵区域时,风切变指数可能会相差较大。
因此,风场内不同测风塔的风切变指数相差较大时,要综合地形和地面粗糙度来进行数据分析,以确保数据较为准确。
另,根据风力机轮毂高度处风速、风向计算风电机组发电量时,因实际测风仪器的高度并不能全满足风电机组的安装高度,故在估算发电量时,需根据测风塔的实际测风数据、再利用风切变指数,来推算出近地层任意高度的风速。
也就是说,风切变指数是推算近地层任意高度风速的密钥,十分重要。
若计算相邻高度的风速时,应采用相邻高度间计算得到的风切变指数;若计算相差较大的高度间风速时,则考虑使用拟合曲线得到的风切变指数。
通常来说,实测风速我们会尽可能选用最接近轮毂高度处的风速,而风切变指数则是根据测风仪器2个不同高度实测风速的全部数据求得,或根据不同高度风速利用拟合曲线求得一个综合结果。
但这般计算,均有可能产生较大偏差。
划重点:当拟合曲线得到的风切变指数统计值与各相邻高度得到的风切变指数愈接近,偏差则越小,反之偏差愈大。
综上所述,为有效支撑“碳达峰”目标实现,促进风电高质量发展,我们更要做好风资源评估,而风切变指数则是需要重点关注的一个主因。
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