探討基于風(fēng)電場后評價的 風(fēng)能資源評估不確定度研究與應(yīng)用

探討基于風(fēng)電場后評價的風(fēng)能資源評估不確定度研究與應(yīng)用摘要：風(fēng)能資源具有清潔、可再生的優(yōu)勢，隨著世界能源逐漸短缺，化石燃料導(dǎo)致的污染嚴(yán)重化，風(fēng)能受到越來越多的重視，許多國家已開始致力于這一清潔能源的開發(fā)。幾十年以前，大多數(shù)的風(fēng)力發(fā)電場只是以小范圍零星布局的形式存在。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)力發(fā)電場面積增大，發(fā)電場裝機(jī)數(shù)量增多。隨著我國風(fēng)電裝機(jī)容量的快速增長，部分新建風(fēng)電場發(fā)電量等效滿發(fā)小時數(shù)與設(shè)計預(yù)期值相差甚遠(yuǎn)，已逐漸影響了風(fēng)電場開發(fā)商的投資信心，給風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展帶來了很大的隱患。關(guān)鍵詞：風(fēng)電場后評價的風(fēng)能資源評估不確定度；應(yīng)用；為了預(yù)測風(fēng)電場的電力輸出，使用準(zhǔn)確的方法評估風(fēng)電場的風(fēng)能資源是十分但是風(fēng)電場的建成，即風(fēng)電機(jī)的引入會影響近地面層的風(fēng)速。因此會造成資源評估的較大差異，在進(jìn)行風(fēng)能資源評估時必須考慮風(fēng)電場的影響。一、概述風(fēng)能資源是自然資源中的一種，屬于可再生資源的范疇?？紤]到資源應(yīng)該是峰值區(qū)域一。二、風(fēng)電場對風(fēng)能資源影響非均勻下墊面影響。通常非均勻下墊面主要是指地表非均勻，包括地表動力和熱力非均勻作用。動力非均勻作用是由地表粗糙度改變所引起的，如光滑地表到粗糙地表。在中性大氣條件下，氣流從一種粗糙度表面（風(fēng)電場建場前）躍變到另一種粗糙度表面（風(fēng)電場建成）的過程中，新下墊面的強(qiáng)制作用將調(diào)整原因而在新表面上空形成一個厚度逐漸加大的新邊界層，最后形成適應(yīng)新下墊面的邊界層。在這一過程的初始和中期階段形成的新邊界層為內(nèi)邊界層。適用于風(fēng)電場內(nèi)部適應(yīng)新下墊面的邊界層，沒有研究內(nèi)邊界層對風(fēng)電場迎風(fēng)一側(cè)邊緣區(qū)域風(fēng)速的影響，風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)陣列之后電力輸出達(dá)到穩(wěn)定。風(fēng)切變測量高度差的影響。由于風(fēng)在豎直方向上存在切變，必須考慮目標(biāo)站與參考站測風(fēng)數(shù)據(jù)的采集高度差。氣象站測風(fēng)高度一般為地面高度１０ｍ；測風(fēng)塔一般有多個測風(fēng)高度，而風(fēng)電機(jī)組輪轂高度一般為７０ｍ及以上。若簡單地使用參考?xì)庀笳緶y風(fēng)高度的風(fēng)速和測風(fēng)塔風(fēng)電機(jī)組輪轂高度的風(fēng)速建立關(guān)聯(lián)，會造成站間風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)較小且預(yù)測誤差較大。針對這個問題，需要在ＭＣＰ過程中引入風(fēng)切變指數(shù)，通過目標(biāo)風(fēng)電場測風(fēng)塔各高度的短期風(fēng)速分布擬合得到各高度間風(fēng)速切變指數(shù)，或通過各高度平均風(fēng)速擬合得到風(fēng)速分布隨海拔高度的變根據(jù)所使用的短期數(shù)據(jù)形式可以將關(guān)聯(lián)模型分為散點擬合模型和概率分布模型，概率分布模型又可分為聯(lián)合概率密度分布模型與分布函數(shù)關(guān)系模型兩類。風(fēng)向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)的情況下，使用矩陣法可以很好地提高預(yù)測準(zhǔn)確度。但是在進(jìn)行扇區(qū)數(shù)據(jù)剔除時，易忽略所含數(shù)據(jù)數(shù)量小但數(shù)值大的扇區(qū)。所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)剔除時，可以將每個風(fēng)向扇區(qū)中目標(biāo)站風(fēng)速對應(yīng)的風(fēng)功率數(shù)據(jù)作為權(quán)重，將風(fēng)功率之和及風(fēng)速之和均最小的若干扇區(qū)數(shù)據(jù)剔除；保留數(shù)量少但是風(fēng)功率總和較大的矩陣元素。三、后評價與不確定度風(fēng)電場發(fā)電量后評價是風(fēng)電工程項目執(zhí)行過程中很重要的一方面，是將風(fēng)電場實際發(fā)電量與設(shè)計目標(biāo)值進(jìn)行比對分析的一個評價過程。其中發(fā)電量設(shè)計目標(biāo)值的確定是需得到足夠重視的，其估算存在著一定的不確定度，估算的好壞直接影響后評價的效果，因此在設(shè)計工作中應(yīng)對不確定度進(jìn)行詳細(xì)分析。不確定度主要來源于以下兩個方面：影響年平均風(fēng)速的不確定度和直接影響發(fā)電量的不確定度。不確定度分類。從項目前期樹立測風(fēng)塔到項目發(fā)電量估算的過程中，不確耗折減的不確定度和偏差修正的不確定度。（一）據(jù)是風(fēng)電場風(fēng)能資源評估最重要的輸入數(shù)據(jù)，對其不確定度的研究尤為重要。（1）測風(fēng)數(shù)據(jù)質(zhì)量。測風(fēng)數(shù)據(jù)質(zhì)量的不確定度主要來自風(fēng)速風(fēng)向儀測量、測風(fēng)塔安裝、測風(fēng)塔的維護(hù)水平。風(fēng)速風(fēng)向儀導(dǎo)致的不確定度主要源于風(fēng)速風(fēng)向儀本身的外形設(shè)計及儀器標(biāo)定。測風(fēng)塔導(dǎo)致的不確定度主要受測風(fēng)塔安裝規(guī)范和管理維護(hù)水平影響。（2）風(fēng)頻分布。實際的風(fēng)頻分布不完全符合威布爾分布，而目前軟件大多利用擬合威布爾分布來代替實際風(fēng)頻分布，因此存在不確定度。（風(fēng)速年際波動。若測風(fēng)年不是代表年，需進(jìn)行長時期修正。從發(fā)電量角度考慮，風(fēng)速的年際波動使得風(fēng)電場發(fā)電量的預(yù)測評估變得難度更大。從機(jī)組選型角度考慮，則可能造成機(jī)組選型錯誤，導(dǎo)致發(fā)電量達(dá)不到預(yù)期，并且致使風(fēng)電機(jī)組使用壽命降低。據(jù)有關(guān)研究可知，一個完整年的測風(fēng)數(shù)據(jù)的風(fēng)速年際波動的不確定度6%。風(fēng)流場模型的不確定度。（1）兩個方面，即測風(fēng)塔與風(fēng)電機(jī)組的海拔差、測風(fēng)塔高度與輪轂高度差。地形效應(yīng)模型的不確定性表征了海拔差引起的不確定度，風(fēng)切變模型是否具有代表性表征了測風(fēng)高度差引起的不確定度。（2）模型水平外推。從微觀角度看，同一個風(fēng)電場內(nèi)不同點位的風(fēng)況是不同的。由于沒有在每一個機(jī)位進(jìn)行測風(fēng)，利用軟件將測風(fēng)塔處風(fēng)能資源推算到機(jī)位點處時，軟件對模型進(jìn)行簡化，存在著不確定度。（3）地形數(shù)據(jù)分辨率和準(zhǔn)確度。地形越復(fù)雜，不確定度越高。（4）粗糙度代表性。風(fēng)電場植被高度與分布的均一性程度都影響著不確定度。損耗折減的不確定度。（1）尾流計算模型本身的不確定度、風(fēng)電場規(guī)模、風(fēng)電機(jī)組間距以及未來周邊新建風(fēng)電場尾流影響的不確定度。（2）功率曲線。理論功率曲線與實際運(yùn)行的功率曲線的差異。（四）修正的不確定度。（1）平均風(fēng)速長期修正。主要包括長期修正本身的不確定度和風(fēng)速年際波動的不確定度。（2）復(fù)雜風(fēng)電場RIX修正。功率曲線修正。一般風(fēng)電機(jī)組廠商提供的功率曲線為標(biāo)準(zhǔn)空氣密度（1.225kg/m3）下的功率曲線。而實際風(fēng)電場空氣密度并非標(biāo)準(zhǔn)空氣密度，對功率曲線進(jìn)行修正存在不確定度。因此僅采用發(fā)電量作為風(fēng)電場項目開發(fā)決策，是具有較大風(fēng)險的，而采用不確定度分析，對不同概率下發(fā)電量值進(jìn)行估算，一方面可在事前充分地進(jìn)行風(fēng)險評估，保證風(fēng)險在管控之內(nèi)；另外一方面在后評價階段，可有效修正發(fā)電量后評價基于的目標(biāo)值并指導(dǎo)進(jìn)行有效評價。我國的風(fēng)力發(fā)電行業(yè)發(fā)展比較好，電力企業(yè)的智能電網(wǎng)已經(jīng)形成。在風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行中，確實存在一些問題需要我們解決，在不斷的創(chuàng)新和改革，希望能達(dá)到更高的水平，促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。經(jīng)過不確定度分析的