风能资源分析-公司内部网络服务使用手册3110.docx

Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.东海大桥海上风能资源分析胡国飞（中电国际新能源）摘要：风能能的利用用是新能能源领域域的重要要组成部部分，也也是当今今世界新新能源开开发技术术中最为为成熟的的发电方方式之一一。本文文主要从从气象风风能资源源和场址址区风资资源特性性两个方方面为依依据，对对中国首首个海上上风电场场上海市市东海大大桥风电电场的风风速、风风向和风风能频率率分布等等进行统统计和分分析，以以对今后后其它海海上风电电项目提提供参考考。关键词：海海上风电电，风能能资源，东东海大桥桥一、前言风力发电不不消耗矿矿产资源源，不排排放污染染物，为为当前世世界新能能源开发发领域最为成熟且最受欢欢迎的发发电方式式之一。研究数数据表明明，海上上的风速速要比陆陆地上快快20%，发电电量增加加70%，利用用海风发发电比陆陆上风电电场的发发电效益益更高。根根据中国国气象研研究中心心的估计计，陆上上可开发发的风力力资源若若配合具具潜力的的产电容容量，可可达2553百万万千瓦(GW)，而海上上风力资资源更能能进一步步提供7750百百万千瓦瓦(GWW)的产产电量。海上风电场场一般都都在水深深10米米、距海海岸线110公里里左右的的近海大大陆架区区域建设设。与陆陆上相比比，建设设成本较较高，技技术难度度大，而而优点在在于海上上风电场场不占用用宝贵的的土地资资源，基基本不受受地形地地貌影响响，风速速更高，风风能资源源更为丰丰富，而而且运输输和吊装装条件优优越，风风电机组组单机容容量更大大，年利利用小时时数更高高。目前前，海上上风电机机组的平平均单机机容量在在3兆瓦瓦左右，最最大已达达6兆瓦瓦，风电电机组年年利用小小时数一一般在330000小时以以上，有有的高达达40000小时时左右。上海市位于于东亚季季风盛行行区，受受冬夏季季风影响响，风能能资源较较为丰富富，尤其其是近海海区域，海海域开阔阔、障碍碍物少，具具有良好好的风能能资源开开发利用用价值。根根据上海海市南汇汇、崇明明、奉贤贤等气象象站资料料统计，上上海地区区的风速速在东部部沿海及及长江口口地区最最大，等等值线密密集区位位于沿海海（江）地地区并和和海（江江）岸带带平行，风风速在水水陆交界界处变化化最为剧剧烈，近近海水面面上风速速可达66m/ss以上。根根据风电电场场址址区东海海大桥试试桩平台台测风塔塔测风资资料推算算海上风风电场场场址区域域风机轮轮毂高度度年平均均风速约约8.66m/ss，具有有良好的的风资源源开发前前景。东东海大桥桥海上风风电场距距离临港港新城海海岸线66公里至至14公公里，紧紧靠东海海大桥两两侧，可可使用的的海域面面积达到到40平平方公里里。一年年中，海海上风电电场的有有效风时时达84450个个小时，出出现频率率为966.5%，有效效风能的的出现频频率更高高达988.7%，远多多于崇明明东滩的的陆上风风电场。  风能的的利用是是新能源源领域的的重要组组成部分分，而从从目前来来看，海海上风能能资源较较为丰富富，然而而我们对对海上风风能资源源的开发发利用却却刚刚开开始，因因此，本本文从气气象风能能资源和和场址区区风资源源特性两两个方面面为依据据，对中中国首个个海上风风电场上上海市东东海大桥桥风电场场的风资资源进行行统计和和分析，以以对今后后其它海海上风电电项目提提供参考考。二、气象风风能数据据分析上海市位于于我国华华东地区区，东濒濒东海，南南临杭州州湾，西西接江苏苏、浙江江两省，北北界长江江入海口口。东海海大桥海海上风电电场位于于上海市市东南、东东海大桥桥东侧的的上海海海域。东海大桥海海上风电电场所在在地区位位于北亚亚热带南南缘的东东亚季风风盛行区区。因受受季风影影响，本本区冬冷冷夏热，四四季分明明，降水水充沛。根根据上海海市南汇汇气象站站（海岸岸站）、奉奉贤气象象站、小小洋山的的金鸡门门和观音音山站（海海岛站）及及大戢山山站、嵊嵊泗站和和岱山站站（海岛岛站）等等气象观观测资料料统计，考考虑到以以上气象象观测点点与场址址处于同同一小气气候区域域，气象象观测点点资料基基本可代代表场址址区域气气候条件件，因此此，场址址区域采采用如下下气象要要素： 多年平平均气温温为155.8； 极端最最高气温温37.5； 极端最最低气温温-7.99； 年平均均雷暴日日数为220.22天； 多年平平均雾日日数为228.88天； 多年平平均热带带风暴次次数为33.6次次/年（114m/s以上上）； 多年平平均大风风日数为为22.4天/年（114m/s以上上）； 多年平平均大气气压为110166.2hhPa； 多年平平均水气气压为116.66hPaa； 多年平平均相对对湿度880%； 多年平平均降水水量为111000.0mmm； 多年平平均寒潮潮日数为为3.66次； 多年平平均空气气密度为为1.2221 kg/m3；21 年年平均风风速变化化根据奉贤气气象站119700年220055年气象象资料统统计，其其多年平平均风速速为3.3m/s，风风速年际际变幅在在2.44 m/s 4.00m/ss之间，见见图2-1。通过对气象象站19970年年20005年年长系列列风速资资料分析析发现，年年平均风风速呈逐逐渐减小小的变化化趋势，根根据气象象站所在在地区近近年来国国民经济济发展情情况以及及城市化化发展的的速度，气气象站周周围的环环境不断断地发生生变化，障障碍物和和地面粗粗糙度逐逐年增加加，其实实测风速速减小是是必然的的趋势。22风速速月际变变化奉贤气象站站多年月月平均风风速变化化见图222，由由图可见见，秋冬冬季9月月次年年1月平平均风速速较小，在在2.553.0m/s之间间，28月平平均风速速较大，在在3.003.4m/s之间间，大风风月为77月（33.4mm/s），小小风月为为10月月（2.5m/s）。23风向向频率奉贤气象站站多年各各风向频频率见表表2-33和图22-3，由由表和图图可知，多多年平均均最多风风向为SSSE，即即以杭州州湾海风风为主。根根据20005年年10月月20006年年9月气气象站风风向频率率统计，当当地主风风向为EESE、SSE和NN方向，见见图2-3。表2-3奉奉贤气象象站多年年各风向向频率 单位：%风向NNNENEENEEESESESSE频率577878810风向SSSWSWWSWWWNWNWNNW频率52223776三、场址区区风资源源特征值值风电场风力力发电机机组轮毂毂预期安安装高度度为955m，距距岸613kkm，根根据试桩桩平台测测风塔995m高高度代表表年风资资源数据据，采用用WAssP8.3软件件推求海海上风电电场的风风资源。下下面通过过风速、功功率密度度、风能能频率、风风向频率率以及风风能密度度等特征征量对该该场址区区进行分分析。31平均均风速和和风功率率密度a) 年平平均风速速和风功功率密度度风电场代表表年年平平均风速速为8.6m/s，年年平均风风功率密密度为6694.4W/m2。b) 月平平均风速速和风功功率密度度场址95mm高度代代表年大大风月为为7月（144.3mm/s），小小风月为为1月（6.99m/ss）；风风功率密密度最大大值为77月（25538.6W/m2），最最小值为为1月（3227.00W/mm2）。全年年各月风风速和风风功率密密度年变变化曲线线见图22-6。c) 日平平均风速速和风功功率密度度场址区代表表日最大大风速出出现在113时（100.2mm/s），最最大风功功率密度度出现在在13时（10052.2W/m2）；最最小风速速出现在在1时（7.7m/s），最最小风功功率密度度出现在在3时（4884.66W/mm2）。全年年风速和和风功率率密度日日变化曲曲线见图图3-11。各月月风速和和风功率率密度日日变化曲曲线见图图3-22。32风速速和风能能频率分分布风速在3mm/s25mm/s之之间的出出现频率率占966.5%，有效效风速小小时数（3 m/s25m/s）为8454小时；风速在3 m/s25m/s之间的风能出现频率占95.0%；风速在3.5m/s30m/s之间的出现频率占95.0%，年有效风速小时数为8320小时；风速在3 .5m/s30m/s之间的风能出现频率占98.7%。风电场各级风速出现频率和风能出现频率见表3-1，全年的风速和风能频率分布直方图见图3-3。表3-1风风电场各各级风速速出现频频率和风风能出现现频率表表风速（m/s）风速频率(%)风能频率(%)00.4 0.0 10.9 0.0 21.9 0.0 33.6 0.1 46.3 0.3 58.7 0.9 610.9 2.0 711.2 3.3 810.1 4.4 99.7 6.1 108.2 7.0 117.1 8.1 125.7 8.3 133.9 7.3 143.0 7.2 152.4 7.0 161.7 6.1 171.2 5.3 180.9 4.6 190.7 4.2 200.5 3.3 210.3 2.2 220.3 2.4 230.1 1.4 240.1 1.8 250.1 1.5 >250.35.0合计10010033风向向频率及及风能密密度方向向分布风电场主风风向为NNNWNNEE方向（占占28.2%）和ESSEE方向（占占35.4%）。风电场代表年风向频率见表3-2，风向玫瑰图见图3-4。风电场各月的风向玫瑰图见图3-5。风电场风能能最大值值出现在在SSEE方向（占占19.2%）。风风电场代代表年风风能频率率见表22-188，风能能玫瑰图图见图33-6。表3-2 风电电场代表表年各风风向、风风能频率率表风向站名名风向频率（%）风能频率（%）N10.0 10.7 NNE9.6 9.3 NE7.0 5.2 ENE5.8 2.6 E9.2 7.6 ESE8.3 6.6 SE8.9 10.6 SSE8.9 19.2 S5.8 7.5 SSW2.9 2.7 SW2.4 2.1 WSW1.5 0.9 W1.9 1.6 WNW3.3 2.9 NW5.8 4.4 NNW8.7 6.2 34场址址区最大大风速上海市气候候中心曾曾编制了了东海海大桥海海上风电电场台风风灾害性性报告，根根据该报报告成果果，东海海大桥海海上风电电场区域域70mm高度550年一一遇最大大风速为为42mm/s，并并按照110m70mm内，每每增加110m高高度，风风速增加加1m/s结论论推算，风风电场预预装轮毂毂高度995m处处 500年一遇遇最大风风速为444m/s。图3-1图3-2图3-4图3-3图3-5图3-6四、结论通过气象局局的多年年数据记记录和测测风塔测测风数据据分析，给给出风电电场场址址风力资资源综合合评价如如下：aa) 场场址区风风能资源源较为丰丰富, 场址区区95m高高度年平平均风速速为8.6m/s，年年平均风风功率密密度为6694.4W/m2。说明明东海大大桥风电电场场址址区风能能资源很很丰富，具具有很高高的经济济可开发发价值。b) 有效风时数较高, 场址区95m高度年有效风速小时数为8454h（3 m/s25m/s）、8320h（3.5m/s30m/s）。 c) 场址区主风向较稳定，风能分布较集中，代表年风电场场址区主风向基本为ESSE方向，主风向比较稳定，主风能出现在SSE方向，风能分布较为集中。对风机的布置较为有利，能减少风机间尾流影响引起的电量损失。d) 湍流强度小，风电场95m高度湍流强度约为0.12，说明湍流相对较小，对风电机组性能和寿命影响很小。e) 日风速、风功率分布较好，风电场日风速和风功率高值出现在9：0022：00，与负荷曲线匹配较好，表明风电场输出电力的变化接近负荷需求的变化，有利于电网的调度与调节。与陆上风能能资源的的测风数数据相比比，海上上风能资资源较为为丰富。但但海上风风电建设设成本和和技术难难度较高高，而风风电场区区域的风风能资源源评估是是风能利利用较为为重要的的一个环环节，测测风周期期性较长长,数据据要求完完整可靠靠，并通通过合理理的分析析整理汇汇总以保保证数据据的科学学性和准准确性，从从而降低低投资风风险.特特别是今今后中国国会不断断开发海海上风电电资源，必必须在各各个环节节特别是是做好前前期测风风方案,利用先先进技术术研究测测风数据据，一方方面在研研究海上上风能资资源的测测风技术术，另一一方面推推广技术术摊薄成成本，风风能发电电事业无无疑将向向前迈进进一大步步。参考文献：1 东东海大桥桥海上风风电场工工程可行行性研究究报告 20006.1112 220066年中国国风力发发电行业业分析及及投资 20006.11图3-7