华东勘测设计院王尼娜等：基于WAsP的近海风电场发电量计算研究
发布时间:2019-04-10
该文受国家电网公司科技项目（52100116001W）资助。 原文发表在《全球能源互联网》2019年第2期，欢迎品读。 作者：王尼娜1，陆艳艳1，刘树洁1，黄俊辉2，孙文涛2，李辰2 单位：1. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，2. 国网江苏省电力公司经济技术研究院 1、文章导读 与陆地相比，海上由于下垫面均一，风资源变化更为规律。但是对于近岸地区的海上风电场，因处在海陆交接地带，地表粗糙度和大气稳定度形成了复杂的风场，软件处理的结果往往和实际存在较大偏差。本文结合已建风电场的测风数据和机组运行资料，修正WAsP软件的模型参数取值，得出粗糙度和尾流衰减系数取值建议。 2、WAsP模型参数计算方法及取值 尾流衰减系数是与地表粗糙度、风机轮毂高度有关的函数，表示尾流的膨胀斜率，在来流通过风电机组向下游传播的过程中，尾流的膨胀与速度的损失与尾流的传输距离成线性关系。  ⬆ 图1 风电场风电机组布置图 ⬇ 表1 尾流衰减系数敏感性分析表  3、已建风电场发电量衰减分析 风电机组代表断面上网电量衰减见表2。相对于AA'断面而言，BB'、CC'和DD'断面的发电量分别增加1.0%、5.7%和10.3%，DD'断面的风机因在最外侧，尾流影响较小，且由于风能资源条件好，发电量增加明显。AA'~CC'断面发电量增幅为1.6%/km。 ⬇ 表2 代表断面发电量衰减分析  4、模型验证 本文分别设置不同的粗糙度和衰减系数，并结合测风塔和风机运行数据，通过2座测风塔相互校验、模型计算电量与风机实际电量对比等手段，对各方案参数进行验证，得到一套适合近海风电场发电量计算的模型参数。 ⬇ 表3 各方案测风塔相互验证结果   ⬆ 图2 代表断面发电量比较图 5、结论 1）Park模型计算风电场发电量时，衰减系数的取值对结果有一定影响，采用0.04和0.05时，算例风电场计算的发电量相差2.8%；采用0.03和0.05时，算例风电场计算的发电量相差4.9%。 2）尾流衰减系数和地表粗糙度、轮毂高度等因素有关。严格来讲，风电场的尾流衰减系数应为一个取值范围而非常数。结合衰减系数敏感性分析及算例风电场的验证，建议风电场尾流衰减系数取0.04。 3）海面粗糙度与海面波高及波浪发展状态有关，很难准确量化，不同海域的粗糙度参数取值会略有差异。通过验证，本文认为与算例风电场海洋环境类似的近海风电场，粗糙度取值在0~0.005 m，海岸线附近的粗糙度为0.01 m，略高于软件推荐取值。 本文引文信息 王尼娜，陆艳艳，刘树洁，等. 基于WAsP的近海风电场发电量计算研究[J]. 全球能源互联网，2019，2(2)：163-169. WANG Nina, LU Yanyan, LIU Shujie, et al. Study on calculation of power generation of near-sea wind farm based on WAsP[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(2): 163-169(in Chinese). 作者简介 邢学韬 1992，男 博士研究生 主要从事电转气系统的优化运行、电转气参与可再生能源消纳等相关技术研究工作。  林 今 1985，男 博士，副教授 主要从事新能源电力系统的运行控制、氢能的接入与控制、能源物联网等相关技术研究工作。 宋永华 1964，男 博士，教授 英国皇家工程院院士，主要从事智能电网、电力市场、多能源系统等相关技术研究工作。 研究团队  中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司是国内外海上风电场工程标准、规划、技术、设计、施工、运维等领域的技术领头企业，在海上风电设计方面创造了多个“第一”。已设计建成海上风电3.17GW，占全国已并网容量的83%左右，设计建成各类基础1100余座，海上升压站14座，积累了丰富的海上风电勘测设计研究、科研和施工管理经验。 新能源工程院规划室主要职责是为新能源业务发展提供规划引领，主要业务涵盖了新能源规划、海洋水文分析及新能源数字化服务等，先后为国家能源局起草《海上风电场工程可行性研究报告编制规程》、《海上风电场风能资源测量及海洋水文观测规范》、《海上风电场工程规划报告编制规程》等多个行业规范及标准，牵头完成了江苏、浙江两省的“十二五”、“十三五”陆上及海上风电规划报告，自主研发了风电、光伏出力预测系统及信息化服务平台，业务范围十分广泛。 编辑：张宇 审核：白恺 |
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