测风塔数据收集和处理标准化手册

1、测风塔数据收集和处理标准化手册四.测风塔立塔标准与设备配置4.1 测风塔选址4.1.1 测风塔选址的一般原则测风数据给风电场设计和建设提供基础性的支持。测风数据能够为判定一个地区风能状况、风电机组 选型、布机方案和年发电量计算提供依据，特别是在复杂气候和地形条件下，风场场区不同区域的风资源 状况有很大的差异，如果测风数据不能客观反映风能资源状况那么将会对风电场设计和建设产生不利的影 响。测风塔仅 具有位置的代 表性是不 足的。测风应 该遵循3R原则，即正 确性(Right)、代表性 (Representativeness) 可靠性(Reliability) o一.正确性正确性(Right)是指

2、正确的设立测风塔包含着正确安装测风塔和正确选取测风设备。安装测风塔之前 需要对经过前期宏观选址工作场区位置有初步的认识，首先要了解该地区主导风向，确定主导风向能够帮 我们选取正确安装位置，避免选到了背风区域或者湍流大、可能产生负切变的区域；能够帮我们正确的确 定传感器支架方位，减少塔影效果的影响。其次，要了解当地气候特征，主要是了解极端性气候特征。如 某些测风塔容易遭受裹冰，那么我们在建设测风塔时就要增加测风塔的强度或者采用自立塔而不是斜拉线 塔；针对雷暴天气多，测风塔接地电阻小于4的前提下，需要考虑避雷针的单独设计(如鱼叉型避雷针、用铜线直接接地)、增加额外的降阻措施(如加降阻剂、石墨棒、铜

3、棒等)；场区潮湿、雾气严重，那么记录仪需要增加干燥剂且用密封箱和电缆密封件，接线部位要做好防锈蚀处理，数据线要考虑使用铠装型电 缆线。二.代表性测风塔的代表性应有两层含义：测风塔安装地点具有代表性、测风数据具有代表性。(1)测风塔安装地点要具有代表性。即测风塔选址要能够最大限度的代表测风塔周边场区的风资源分布特性，一般海拔越高风速越大，测 风塔所能代表的区域范围有限，因此需要通过加密测风塔的方式减少代表性差的问题。海拔梯度比较大的 场区，建议设置三个不同海拔等级，在每个等级海拔较高、视野开阔四周无临近山峰阻挡、场地附近无小 山包或者突出的树丛的地方安装测风塔。如果海拔梯度变化不明显的场区，应将

4、测风塔安装在场区平均海 拔高度位置，选取地点的地形地貌能够与整个场区绝大多数情况吻合。(2)测风数据要有代表性。指的是测风数据必须能够为将来风电场建设提供有代表性的数据。一是安装有代表性传感器。风速、 风向、气压、温度这四种传感器必不可少，另一方面传感器测量高度应具有代表性。参照目前的比较流行 的兆瓦级风机轮毂高度，测风塔高度应选取80m以上，如果条件允许推荐选取100m乃至更高的测风塔。植被茂密的区域，接近树冠层的10m高位置安装风速风向没有太大价值，应根据实际状况抬高底层风速风向的安装高度。为了避免固定风速风向的撑杆和塔影效果的影响，风速和风向安装位置应错开。三.可靠性可靠性主要表现在测风

5、过程中测风设备及其附属配件稳定可靠、测风塔安装、检修、维护有可靠的文本记录。目前在实际风数据分析过程中有些风向数据变化不遵循实际规律而发生突变或者同主导风向保持一个 比较恒定的差值、上下层风向有一个明显而且所有扇区都存在的恒定差值，这种情况一般是因为固定风向 的撑杆发生了偏移，这种偏移的发生一般是安装固定不牢导致的，这样使得风向数据变得不可靠。同样的 如果风速撑杆固定不牢，而使得撑杆方向从迎风侧或垂直于风向侧移动到顺风侧，这种位置容易受到测风 塔塔影效果的影响，那么风速数据可靠性也会变差。所以测风设备安装固定一定要可靠，传感器撑杆需三 点固定。测风塔安装和运维的时需详实记录现场的情况，清晰的阐

6、述测风塔安装过程、运维出现的问题、 解决的方案，对今后做数据清理工作提供了参考。从实际情况看，往往由于测风塔运维记录不全，对海量 原始数据进行清理的时候可能会忽略那些不可靠的数据，对结果产生不良影响。特别是有些测风塔测满一 年的数据后就会被拆除或者移动到其他位置，如果没有运维记录那会对风资源分析工作带来麻烦。4.1.2 基于CFD的测风塔选址示例第4.1.1节只是给出了测风塔选址的一般性原则，随着流场模拟技术的逐步成熟和在风电领域的大规模 应用，借助流场模拟技术进行测风塔选址已经变得完全可行，进行流场模拟的前提是进行网格划分，即将 整个项目区域及周边划分为多个扇区，每个扇区在水平及垂直上划分为

7、数以千万计的三维网格，在现有技 术条件并保证计算速度的前提下，最小的网格分辨率可达水平10m,垂直3m,保证分析结果能够准确反映局部地形、地貌的变化对微观流场产生的影响。利用软件逐网格求解NS方程，准确模拟地形起伏变化及地表粗糙度对风流的影响，最终实现对整个项目区域的流场分析。在最终完成项目区域流场模拟后，即可进行测风塔位置初选。 影响风况的风流参数主要有风加速因数、湍流强度、水平偏差和入流角。测风塔位置应满足如下条件：1 .所选区域风加速因素处于风电场整体平均水平；2 .所选区域湍流强度最小；3 .所选区域水平偏差值绝对值最小；4 .所选区域入流角绝对值最小。以上条件与进行常规测风塔选址时的

8、要求是相通的，测风塔选址时要求测风塔附近无明显障碍物遮挡、 避免受气流畸变影响，反映在CFD分析图谱中即是要求选择湍流强度最小、水平偏差及入流角绝对值最小的区域。整个测风塔选址的具体流程如下：1 .完成场区地形 CFD流场模拟，借助分析图谱，根据选址原则相互叠加的方法确定几个各项指标均合理 的区域作为测风塔的初选区域。2 .在利用CFD流场模拟技术初步确定测风塔备选区域后，并不能确定测风塔的准确位置。必须结合中 尺度数值模拟进行微观选址，结合风资源图谱确定所有风机最优点位，根据点位及测风塔代表范围，确定 测风塔具体位置。3 .根据项目规划容量进行初步的风机布置，因不确定未来风场选用机型功率大小

9、，故进行微观选址时 应选择适合当地中尺度数值模拟结果及气象数据所展现的风况和气候状况，且功率较小的风机。例如一个风电场规划容量 49.5MW ,目前国内主流风机中功率最小的风机一般为1.5MW,故应选择布置至少 35台1.5MW的风机（一般选取数台风机作为测风塔备选位置）进行微观选址，确保测风塔最终能够代表该区域 内所布置的绝大多数风机机位处风况。4.完成机位布置后，可以将处于初选范围内的风机机位替换成测风塔，对于有多个初选位置的，可以先 根据风机布置数量及测风塔代表性范围确定需要的测风塔数量，然后根据不同的初选区域指定不同的测风 塔方案，所有方案进行比选最终得到最优方案。测风塔代表性半径如下

10、所示：表4.1.2-1不同地形下测风塔的代表性范围参考半径地形代表性范围半径平坦地形、粗糙度较一致56km丘陵、起伏山峦或粗糙度变化较大的区域34km大起伏的山区测风塔代表区域海拔落差2km及以下小于100m本节具体实操案例见附件1。4.2测风塔高度选择及配置4.2.1 测风塔高度的选择在完成测风塔位置选择后，需要进行测风塔立塔高度的确定，一般情况下考虑到未来风电场建设的不 确定性，因此测风塔的高度应留有一定的冗余，以保证未来使用高轮毂风机时，测风塔实测风况能够满足 风资源评估的需求。具体的高度选择建议如下所示：表1.2.1-1测风塔高度选择建议表所处区域预估风速区间（80m高度）建立立塔图度

11、北方植被稀疏的平坦地形6m/s以上80m5.56m/s100m5.5m/s以下100m/120m北方山地地形6m/s以上80m5.56m/s100m5.5m/s以下100m南方平坦地形6m/s以上80m5.56m/s100m5.5m/s以下（切变大于 0.2）120m或更局南方山地6m/s以上80m5.56m/s100m5.5m/s以下100m/120m注：上述建议仅供参考，具体立塔高度需根据实际需求制定。4.2.2 测风塔设备的配置表4.2.2-1 80m高度测风塔传感器配置建议风速传感器80m高度垂直主风向及迎主风向各一个，50/30/10各一个，若植被茂密，10m高度不建议安装，调整至

12、70m风向传感器78m/48m/28m 各一个温度传感器9m （标准高度）气压传感器9m （标准高度）湿度传感器9m （标准高度），无特殊需求可不装表4.2.2-2 100m高度测风塔传感器配置建议风速传感器100m高度垂直主风向及迎主风向各一个，80/50/30各一个风向传感器98m/78m/48m各一个温度传感器9m （标准高度，条件允许可在100m图度冉加装一个）气压传感器9m （标准高度，条件允许可在100m图度冉加装一个）湿度传感器9m （标准高度），无特殊需求可不装表4.2.2-3 120m高度测风塔传感器配置建议风速传感器120m高度垂直主风向及迎主风向各一个，100/80/50

13、/30各一个风向传感器118m/98m/78m各一个温度传感器9m （标准高度，条件允许可在120m图度冉加装一个）气压传感器9m （标准高度，条件允许可在120m图度冉加装一个）湿度传感器9m （标准高度），无特殊需求可不装表4.2.2-4 140m高度测风塔传感器配置建议风速传感器140m高度垂直主风向及迎主风向各一个，120/100/80/50/30 各一个风向传感器138m/188m/98m 各一个温度传感器9m （标准高度条件，允许可在140m高度再加装一个）气压传感器9m （标准高度，条件允许可在140m高度再加装一个）湿度传感器9m （标准高度），无特殊需求可不装五.测风塔数据解码软件的使用5.1 NRG软件的使用NRG数据，文彳后缀为.RWDNRG双击图标，进到下面的页面，点击“Load header按钮，读取数据表等相关信息。氏C3E Symphortit Data Retriever-*mast文件，点击 是“即可。此时会弹出警告说这个测风塔的数据还没有建立点击是”之后，出现下面的页面，对于这个页面特别需要注意Encryption Code,”如果数据有密码，则勾上并且输入四位密码；如无密码则不勾。右边红框内是Slope和Offset的值，用来校准数据的。在现场人员不做特殊重新校准数据的情况下，一般这两个值不变。PrintPrecision是小