風(fēng)能為間歇性能源, 風(fēng)電場的有功功率和無功功率將隨風(fēng)速的變化而變化 在分析風(fēng)電場接人電力系統(tǒng)時, 需要考慮風(fēng)電場輸出功率波動范圍大的特點 對于某些風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū), 隨著風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模的擴大, 風(fēng)電場裝機容量在當(dāng)?shù)刎摵芍兴嫉谋壤黾?風(fēng)電場的功率波動會對地區(qū)電網(wǎng)運行產(chǎn)生一定影響 主要是功率波動帶來的電壓變化問題 所以, 應(yīng)積極開展風(fēng)電功率預(yù)測研究, 尤其是超短期預(yù)測, 盡早向電力系統(tǒng)調(diào)度部門提供必要信息, 便于系統(tǒng)調(diào)度, 進一步提高風(fēng)電的接人能力。

1.意義

我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴大, 風(fēng)電已成為能源發(fā)展的重要領(lǐng)域 截至2008年12 月31日, 我國累計建成239 個風(fēng)電場, 總裝機達到12 17 萬千瓦, 另有1203 萬千瓦項目批復(fù)在建 2 009 年全國新增風(fēng)電生產(chǎn)能力356 萬千瓦, 風(fēng)電裝機已達160 萬千瓦 并已規(guī)劃在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、 河北和江蘇等風(fēng)能資源豐富地區(qū), 建設(shè)6 個千萬千瓦級風(fēng)電基地 盡管風(fēng)電這一可再生能源發(fā)展迅猛, 但是調(diào)查結(jié)果顯示, 目前國內(nèi)許多電場投產(chǎn)后實際的年平均發(fā)電量比預(yù)測值低2 0 % 一3 0 % ,極少數(shù)電場甚至低達4 0 % , 導(dǎo)致該結(jié)果的一個重要原因就是風(fēng)能資源的測量和評估存在問題, 對我國典型地區(qū)風(fēng)資源規(guī)律的認識, 對我國風(fēng)電場的建設(shè)缺乏理論依據(jù)。

(l) 由于一般風(fēng)電項目可研報告風(fēng)電場考慮2 0 年的運行狀況, 在計算發(fā)電量時, 許多折減因素根本沒有發(fā)生 若惡劣氣候停機3 % , 功率曲線保證率95 % 等, 如不考慮這些因素, 在對風(fēng)電場實際發(fā)電量與理論進行對比時, 相差會更大

(2 )在無法滿足規(guī)范要求的情況下,由于風(fēng)資源觀測系列太短, 設(shè)計單位機械地利用臨近氣象站的長期觀測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)訂正 由于氣象站因城市化, 氣候變暖等影響, 造成近期氣象站觀測數(shù)據(jù)較長期偏小,致使訂正后的數(shù)據(jù)較風(fēng)電場實際數(shù)據(jù)偏大另一方面由于規(guī)范要求的氣象站距風(fēng)電場要近, 地形相似等條件, 多數(shù)情況下根本不能滿足

(3 )安裝的測風(fēng)儀的位置不適合, 多數(shù)安裝在山頭或地形較高處, 代表性差;

(4 )大多數(shù)風(fēng)電場地形復(fù)雜, 安裝的測風(fēng)儀數(shù)量太少, 不能全面反映風(fēng)電場風(fēng)資源。

研究風(fēng)能精細評估和風(fēng)場微觀選址技術(shù)研究, 確立我國在大型風(fēng)場數(shù)值仿真領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位 一般可研報告計算的發(fā)電量偏大 設(shè)計單位在家計算風(fēng)電場發(fā)電量時,主要有以下原因致使計算的發(fā)電量偏大。

在進行風(fēng)資源分析及發(fā)電量計算時, 設(shè)計單位多采用丹麥w A S P軟件進行計算分析 但由于我國國土面積大, 地形條件十分復(fù)雜, 國外的數(shù)值模式, 尤其是歐洲的小尺度數(shù)值模式, 其中的湍流閉合參數(shù)基本都是本地的近地湍流觀測試驗結(jié)果確定的,與我國地形地表狀況相差甚遠 因此其計算結(jié)果與實際相差較大, 且絕大多數(shù)清況下,結(jié)果偏大 國內(nèi)多數(shù)風(fēng)電場實際發(fā)電量均比可研報告小, 就充分證明了這一點。

2 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

.歐美等西方國家早在二十世紀(jì)七、八十年代就組織了許多針對風(fēng)能資源的觀測試驗及評估方法研究, 相繼開發(fā)了諸如WASP 、M esoMap w in dfa rm 以及S ite Win d等風(fēng)能資源評估軟件或系統(tǒng) 其中W A SP應(yīng)用最為廣泛, 其核心物理模型是一個微尺度線性風(fēng)場診斷模式, 而近地層風(fēng)場的形成是一個非線性.. 多因子影響的過程, 因此在復(fù)雜地形應(yīng)用該軟件會產(chǎn)生比較大的誤差 由于風(fēng)能資源分布范圍廣.. 能量密度相對較低且具有一定的不穩(wěn)定性, 準(zhǔn)確的資源評估是進行風(fēng)能資源開發(fā)利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 而進行資源評估的前提是必須掌握風(fēng)能資源的形成機理與分布特征。

我國風(fēng)能資源豐富區(qū)主要分布在三北北部部以及沿海岸線陸上離海岸線距離3一5公里的范圍內(nèi) 實踐發(fā)現(xiàn), 對于我國北部風(fēng)能資源豐富區(qū)內(nèi)的風(fēng)電場來說, 除了需要進~ 步考慮低溫.. 沙塵暴等極端天氣條件外, 選擇目前國內(nèi)外技術(shù)成熟的風(fēng)電機組, 基本可以滿足風(fēng)電場建設(shè)的需要, 但這一區(qū)域內(nèi), 電網(wǎng)條件往往成為制約其風(fēng)能資源開發(fā)利用的限制條件; 在這一區(qū)域的外圍區(qū)域, 風(fēng)能資源有所減弱, 但電網(wǎng).. 交通等風(fēng)電建設(shè)的配套條件要好很多 對于沿海風(fēng)能資源豐富帶內(nèi), 除了北部部分省市外, 大多數(shù)地區(qū)存在臺風(fēng)的影響, 并且與北部風(fēng)能資源豐富帶相比, 這些區(qū)域的風(fēng)能資源相對要弱一些, 即所謂的高生存風(fēng)速.. 低平均風(fēng)速地區(qū) 根據(jù)IE C 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 如果在沿海區(qū)域建設(shè)風(fēng)電場, 則必須選擇風(fēng)力機設(shè)計安全等級高.. 成本高的風(fēng)電機組 同時, 我國內(nèi)陸的大多數(shù)省份, 風(fēng)能資源相對貧乏, 但也存在一些風(fēng)能資源相對豐富.. 呈孤島式分布的小范圍區(qū)域 我國的風(fēng)能資源研究工作始于二十世紀(jì)七十年代, 氣象部門曾先后進行過三次風(fēng)能資源普查, 在最近完成的!全國大型風(fēng)電場建設(shè)前期工作.中, 根據(jù)全國240 余氣象臺站實測資料對全國風(fēng)能資源分布進行了更為詳細的普查, 估算出全國離地面10 米高度層上的風(fēng)能資源量, 其中我國陸地上離地面ro米高度風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為3億千瓦近年來, 國際、國內(nèi)的大部分風(fēng)能資源方面的研究計劃、項目主要是進行風(fēng)能資源評估技術(shù)(手段)的研發(fā), 很少有針對風(fēng)能資源分布、變化機理以及評估技術(shù)原理的研究。

3結(jié)論

隨著風(fēng)力發(fā)電裝機容量的不斷提升, 風(fēng)電占所在電網(wǎng)的比例也在逐步增加 由于風(fēng)的高度隨機波動性和間歇性, 使得大容量的風(fēng)電接人電網(wǎng)會對電力供需平衡.. 電力系統(tǒng)的安全.. 以及電能質(zhì)量帶來嚴峻挑戰(zhàn) 風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)使風(fēng)電場可以向電網(wǎng)公司提供準(zhǔn)確的天前發(fā)電功率曲線, 這使得電網(wǎng)調(diào)度可以有效利用風(fēng)電資源, 提高風(fēng)電發(fā)電上網(wǎng)小時數(shù)額 對我國大型風(fēng)電場進行功率預(yù)測, 所得結(jié)果作為調(diào)度部門的有力借鑒, 對促進風(fēng)電的規(guī)?；l(fā)展大有裨益。