风力发电场的微观选址

三、风力发电场的微观选址

风力发电场的微观选址是指在宏观选址的基础之上确定现场场地的具体布置,即风力发电机组的具体安装位置,以便使风力发电场具有较好的经济效益。

风力发电场的微观选址应考虑以下几个方面。

1)确定盛行风向

根据风向玫瑰图确定盛行风向。在平坦地区,风力发电机垂直于盛行风向安装。在地形复杂的地区,气流方向的改变受地形的影响,风向差别大,风力发电机的布置位置根据情况的不同,可选择在风速较大又相对稳定的地方。

2)考虑地形影响

(1)平坦地形。

在风力发电场及其周围5 km半径范围内,地形高度差小于50 m,同时地形最大坡度小于3°的地形称为平坦地形。实际上,如果风力发电场周围,尤其是盛行风向的来风方向没有大的山丘或者悬崖之类的地形,均可将该地形看作平坦地形。

对于平坦地形,在场址区域范围内,同一高度上的风速可以看作是匀速的,此时提高风力发电机组输出功率的唯一方法是增大塔架高度。障碍物对气流有阻碍和遮蔽作用,从而会改变气流方向和温度,如图2-18所示。如果形成加速区,影响是有利的;如果产生尾流、风扰动,则影响是不利的。安装风力发电机组时应避开障碍物的尾流区。当风力发电机组风轮叶片扫风最低点为障碍物高度的三倍时,可忽略障碍物在高度上的影响。

图示

图2-18 障碍物对气流方向的影响

(2)复杂地形。

复杂地形是指平坦地形以外的各种地形,可分为隆升地形(如山丘、山脊和山崖等)和低凹地形(如山谷、盆地、隘口、河谷等)。对于隆升地形,主要利用它的高度抬升和对气流的压缩作用来选择风力发电机组的安装位置。研究表明,山丘和盛行风向相切的两侧上半部是最佳场址,这里气流得到最大加速,其次是山丘的顶部。应该避免在整个背风面及山麓选定场址,这些地方风速低、湍流强。对于低凹地形,比如在谷地进行选址时,应该首先考虑山谷风的走向是否与当地盛行风的风向一致。这里的盛行风是指大地形下的盛行风,而不是山谷本身局部地形风的风向。其次要考虑山谷中的收缩部分,山谷两侧山越高,风就越大。另外,还要考虑地形变化引起的湍流。

(3)海陆地形。

海面摩擦阻力小于陆地摩擦阻力,低层大气中,海面上的风速一般大于陆地的风速,选址时应选择近海,风能潜力比陆地的大50%左右。

3)避免尾流效应

在风力发电场中,一方面,风经过风力发电机产生尾流,风速降低,使后面的风力发电机可利用的风速减小;另一方面,转动的风轮造成湍流强度增大,风力发电机后面的风速会出现突变,有一定程度的减小,从而影响到风力发电机组的发电量,这就是尾流效应,如图2-19所示。一般尾流效应可造成5%左右的能量损失。

图示

图2-19 尾流效应

风力发电场的选址是一项复杂的工作,必须严格按照程序和要求进行,为风力发电场获得最佳经济效益把好第一道关。