古田泮洋风电场工程 可行性研究报告2014.doc

fedi古田泮洋风电场工程 可行性研究报告2 风能资源2.1 概况古田泮洋风电场场址位于宁德市古田县泮洋乡高岗山，风电场与泮洋乡直线距离约10km，距离古田县城约18km。古田泮洋风电场不属于福建省沿海6个详查区域，但是风电场海拔高度高，场区高程约12001487m，风能资源具有开发潜力。2.2 参证气象站本工程可供选择的参证气象站有两个，一是古田气象站，二是九仙山气象站。本风电场测风塔距离九仙山气象站约115.35km，气象要素引用古田气象站，古田气象站位于古田县新城镇，东经11844.614，北纬2634.321。1959年4月1日，始建福建省古田县气候服务站并开始观测，观测项目齐全、完整、精度好，考虑到古田气象站距工程点较近，本工程气象要素可引用古田气象站资料。九仙山气象站地处福建省泉州市德化县九仙山山顶，1955年建站，海拔1653.5米。九仙山站东经11730，北纬2347，海拔高度1656.5m，属国家基本站，观测规范项目齐全，资料系列连续完整精度高，近30年来周边环境没有变化，福建内陆具有标杆代表性的气象站。虽然九仙山气象站距离本风电场有115km，但是两者同属内陆高山地区，经相关分析，盛行风向较为一致，其风况资料对于高海拔的泮洋风电场测风塔应有较好的代表性。2.2.1 气候特征和气象要素古田属中亚热带季风气候，冬短夏长，春秋对峙，年均气温1621、日照1894.9小时，年降雨量14002100毫米，无霜期276天。主要自然灾害有寒潮、干旱、洪涝、大风和冰雹。黄田和古田人工湖周围的丘陵盆谷地带年均气温在18 以上， 为暖区；海拔在600米以上的东部、北部、西部和中部的低山区，年均气温在17以下，为温凉区。黄田谷地夏季长达168天，冬季只有36天，春季85天，秋季77天；而泮洋山区夏季只有87天，冬季长达90天，春季107天，秋季81天。表2.2-1 古田气象站累年各月气象要素统计表 月份项目123456789101112全年平均气压(hpa)980.2978.6975.9972.6969.6966.4965.8965.6970.4975.6979.2981.2973.4平均气温()9.1010.213.518.221.825.127.326.824.318.5极端最高气温()26.628.633.733.835.437.138.338.637.735.332.727.538.6极端最低气温()-4.2-3.5-13.218.9-1.9-6.9-6.9降水量(mm)57.8108.1195.0200.7250.6252.1132.8152.7116.966.539.936.71609.7相对湿度(%)79808079808177787976777879平均水汽压(hpa)9.210.012.616.620.725.527.526.923.518.013.310.017.8平均风速(m/s)1.5雷暴天数12.80.30.2 风速和风向收集九仙山气象站近30年历年的年平均风速，以及代表年整体平均风向、风能方向频率，分别见表2.2-2、表2.2-3。表2.2-2 九仙山气象站历年平均风速 (m/s)(仪高10m)年份平均年份平均年份平均19786.919906.920026.519797.31991720036.819807.219926.920047.119816.61993720058.319826.819946.92006719837.41995720076.91984719967.420086.419856.419976.820096.719866.819987.820107.21987819997.320116.51988820006.220126.719897.320016.520136.6表2.2-3 九仙山气象站年代表年整体平均风向、风能方向频率表 (%)nnneneeneeesesesses风向4.05.14.810.64.03.9风能15.34.03.0sswswwswwwnwnwnnwc总和风向5.410.33.83.00.9100.0风能6.416.8100.0据此统计，九仙山气象站近30年年平均风速为7.00m/s，近20年年平均风速为6.93m/s，近10年年平均风速为6.94m/s。主要风向为ene、e、sw、wsw，风向频率分别为10.6%、10.6%、10.3%、以及12.5%。根据福建省气象局编制的福建省风能资源评价报告所披露的数据，九仙山气象站年平均空气密度1.0129kg/m3，50年一遇最大风速38.7m/s。图 2.21 九仙山气象站历年平均风速年际变化直方图图 2.22 九仙山气象站多年整体平均年风向、风能玫瑰图2.3 风电场测风数据整理及分析2.3.1 风电场测风概况为开发风电场需要，古田泮洋风电场场址范围中部于2011年11月设立了一座80m高度的测风塔（编号1003）。1003号测风塔位于北纬2628.571，东经 11853.212，所在位置海拔1330m。该测风塔的配置情况是：在80m、60m、50m、30m、10m各安装了1个风速传感器，在10m及80m高度各安装了1个风向传感器，在8m高度安装了温度器和气压传感器，该测风塔已经测满一年。由于测风塔仪器损坏的原因，在2013年2月19日1003号测风数据中断记录，并于2013年9月27日重新安装新测风设备进行测风，测风塔的配置情况不变。重新测风后已经测满7个月。2013年11月，古田泮洋风电场场址范围的东部又设立了一座80m高度的测风塔（编号3001）。3001号测风塔位于北纬2628.876，东经 11854.732，所在位置海拔1350m。该测风塔的配置情况是：在80m安装了2个风速传感器，在70m、50m、30m、10m各安装了1个风速传感器，在80m高度安装了2个风向传感器，10m安装了1个风向传感器，在8m高度安装了温度器和气压传感器，已收集到该测风塔6个多月的数据。因1003号测风塔位于整个风电场场址范围的中部，代表性较好，观测时间也长，本报告针对1003号测风塔的风能资源进行详细分析。测风具体情况见表2.3-1。测风塔位置示意图3001#测风塔（80m）1003#测风塔（80m）2.3.2 测风数据质量验证 测风数据完整性检验为了有效地评估风电场的风能资源，首先对原始的测风数据进行了验证，验出其完整性和合理性，检验出不合理的数据和缺测的数据，并对其进行了相应的处理。1003号测风塔目前收集到的数据时间段为2011年11月6日2013年2月19日的实测资料，在测风塔仪器更换后，收集到的新数据时间段为2013年9月27日2014年5月4日；3001号测风塔目前收集到的数据时间段为2013年11月6日2014年5月4日。由于2013年9月以后两座测风塔收集到的数据均未满一个完整年，不满足风能资源评估的要求，因此本阶段重点分析1003号测风塔并使用2012年01月01日2012年12月31日的一个完整年的资料作为本工程的设计和评估的基础，在风速和风向小节将两座测风塔数据2013年9月份以后的新测数据作为参考。测风具体情况详见表2.3-1。测风塔完好率具体情况详见表2.3-2。表2.3-1 测风塔及其配置情况塔号高程位置配置情况测风情况测风时段取得10min数据10031330me 11853.212n 02628.571风速观测层高为80mab/60m/50m/30m/10m风向观测层高为80m/10m8m高层有温度器和气压传感器2011-11-62013-2-1967,824组10031330me 11853.212n 02628.571风速观测层高为80mab/60m/50m/30m/10m风向观测层高为80m/10m8m高层有温度器和气压传感器2013-9-272014-5-431308组30011350me 11854.732n 02628.876风速观测层高为80mab/70m/50m/30m/10m风向观测层高为80mab/10m8m高层有温度器和气压传感器2013-11-62014-5-422834组表2.3-2风电场测风塔完好率情况塔号测风情况测风时段取得10min数据数据完好率10032012-01-012012-12-3152,704组98.63%10032013-9-272014-5-431,30899.18%30012013-11-62014-5-422,83499.13% 测风数据合理性检验（1）数据范围检验根据1003号测风塔10min数据进行统计，对平均风速，最大风速，风向数值范围统计见表2.3-3。表2.3-3 测风塔测风数据范围统计表1003测风塔风速范围统计层高（m）实测平均风速范围（m/s）范围评价800.422.8正常600.420.7正常500.419.4正常300.417.0正常100.413.5正常风向范围统计层高（m）风向范围范围评价800360正常100360正常由于风电场海拔较高，在约12001487m左右，冬季气温低，1003号测风塔实测最低气温达到-6.5，由于该地区位于闽中北部地区，湿度高，冬季气温低，在某些极端低温风速较小的时候极易发生凝冻覆冰的情况，因此建议测风塔维护及风机选型需应考虑极端气候情况。下表为测风塔冬季覆冰凝冻情况。表2.3-4 测风塔冬季覆冰天数统计测风时间塔号覆冰天数2011-11-62013-2-91003232013-9-272014-5-41003132013-11-62014-5-4300113（2）测风数据相关性检验将1003号测风塔各个通道的测风数据互相进行全象限相关性分析，结果如下：表2.3-5 1003号塔测风数据全象限相关性分析成果各个通道的测风数据互相进行全象限相关性分析成果互相对比的测风通道相关方程r80m/60my = 1.019x + 0.4210.955280m/50my = 0.962x + 0.3450.979180m/30my = 1.086x + 0.2070.878260m/50my = 0.849x + 0.2260.986860m/30my = 1.093x - 0.1270.966550m/30my = 1.071x + 0.540.9189因测风塔10m通道的风速传感器损坏，故10m通道不参与与其他通道的相关性分析，由上表可以得出主要各层数据相关性都大于0.9，说明1003号测风塔数据相关性很好。（3）测风数据趋势检验表2.3-6 根据gb/t18710-2002标准，统计1003号测风塔实测不合理数据测风高度主要参数合理参数值数据总量不符合判据数据（个数）比例(%)10-80m平均风速的一小时变化6m/s5270400.000小时平均值40m/s5270400.0080ma/60m高度小时平均风速差值2m/s878400.0080ma/50m高度小时平均风速差值3m/s878420.0280ma/30m高度小时平均风速差值5m/s878400.0080mb/60m高度小时平均风速差值2m/s878400.0080mb/50m高度小时平均风速差值3m/s878400.0080mb/30m高度小时平均风速差值5m/s878420.0260m/50m高度小时平均风速差值1m/s878450.0560m/30m高度小时平均风速差值3m/s878400.0050m/30m高度小时平均风速差值220.00 0.00 图2.4-8 测风塔代表年80m高度风速weibull分布曲线2.5 结论和建议（1） 1003号测风塔处代表年离地80m高处的年平均风速为5.735m/s，年平均风功率密度为193w/m2；有效风时为6456h，全年有效风能密度为1597.13kwh/m2。风电场的主导风向较为集中，e为风电场的主导风向，场址风能资源具有规模开发的价值。（2） 由于九仙山气象站同本风电场测风塔的相关性较差，本报告不建议使用九仙山气象站对测风塔数据进行长期代表年订正。本报告收集到距离风电场约22.1公里的中尺度数据，与风电场测风数据达到中度相关，个别象限接近高度相关，因此本报告使用中尺度数据对测风数据进行长期订正。（3） 本阶段确定风电机组极限风速的安全等级为iii类或者相应特殊设计的s级。本风电场易受闽东北部台风外围，或者中部过境热带气旋的影响，建议风机选型中定制相关的风暴期间控制策略，不仅可以保证风机在风暴期间安全运行也能有效提高风机的在风暴期间的生产能力。（4） 根据计算出的湍流强度值，本阶段暂推荐选用iec b类及以上类型的机型。测风塔位置的实测数据仅能说明风电场测风塔位置的湍流强度较小，风电场场址较大，地形起伏，测风塔湍流情况并不能完全代表风电场全场的湍流情况，建议项目在微观选址阶段同风机厂家认真复核各个机位的载荷。（5） 风电场范围内已经树立了两座测风塔，其中1003号测风塔已经测满一年，3001号测风塔已经观测半年以上，场址测风工作开展良好。但是1003号塔修复后的实测数据及3001号塔的数据均还未满一年，建议测风单位完善测风设施，定期维护，保持继续观测，获取更多的测风数据，下阶段将根据新获得的实测数据复核风资源评估成果。（6） 由于风电场