微观选址作业指导书

1、 微观选址作业指导书 文件编号：03 微观选址作业指导书版 本： 初版编 制： 技术部审 核： 批 准： 二 零 零 八 年 八 月目 录1.微观选址流程12.数据检查22.1.风电场附近气象站数据32.2.项目地点概况32.3.项目容量32.4.机型32.5.测风塔数据32.6.数字地图42.7.纸质地图43.数据处理43.1.风资源数据处理43.2.地图数据处理53.2.1.AutoCAD中的地图处理53.2.2.在WASP Map Edit中进行地图处理：63.2.3.外扩地图94.风力发电机组排布方案114.1.Wasp计算114.2.Wind Farmer计算275.现场定点356.

2、拟写报告35第37页为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.1. 微观选址流程微观选址流程如下图所示：数据核查数据合格?数据处理分析计算(软件工具)完成排布方案风资源&能量报告载荷输入载荷分析载荷是 否通过？现场配合业主人员进行机位放点现场定点? 是否是提出要求联系客户客户提供新资料否123421市场部技术部现场配合业主人员进行机位放点 风机点位是否 变动? 定点完成后5天提交选址报告提交客户是否1天

3、完成审核工作 审核通过？项目负责人根据审核意见修改报告是否53资料归档462. 数据检查利用Wasp和Wind Farmer软件来进行微观选址必须具备以下条件：a) 该项目的拟选风电场有一年详细的测风数据，测风数据长度在一年以上，数据密度间隔不超过一小时，有效数据在95以上；b) 该项目的拟选风电场有数字地图，地图的范围含盖了整个风电场区域，并在边界基础上向外延伸5公里以上，地图的等高线间隔不超过10米，地图比例不大于1：10000。2.1. 风电场附近气象站数据a) 距离风电场最近的气象站的基本描述，包括位置坐标、建站时间、仪器情况、变更记录、测站级别，以及气象站周围建筑物情况。b) 气象站

4、所在地的经纬度及海拔高度。c) 气象站1971年至今的基本数据，包括年平均气温，极端最高、最低气温；年平均气压、相对湿度、水汽压；年平均降水量、蒸发量、日照小时数；年均冰雹、雷暴、热带气旋等灾害性天气的次数；冻土深度。d) 气象站1971年至今每年各月的平均风速、年平均风速，30年历年极端风速及出现时间、风向。e) 气象站与测风塔同期逐小时风速、风向资料，每日最大风速。2.2. 项目地点概况风电场确定区域，基本地质构造，场区内的居民区，保护区情况和该区域其它特殊情况；风电场周围2公里范围内其他风电场风电机组坐标及机型。2.3. 项目容量本期项目容量，远景规划容量。2.4. 机型拟选用机型的功率

5、曲线，推力系数曲线，基本参数（包括单机容量，轮毂高度，叶轮直径等）。2.5. 测风塔数据a) 测风塔的详细描述，包括测风塔的具体安装位置（经纬度），测风塔安装时间，各测量仪器在测试期的运行状况，测风仪器的安装点。b) 测风塔的测量数据满足一个完整年要求，数据有效率为95以上；c) 数据格式应为电子版文档（常见有NRG测风的原始数据 *.rwd，Nomad测风原始数据 *.NDF，整理后测风数据 *.xls），数据包括风速、风向、温度，气压，其中风速和风向至少要求逐小时数据，最好是逐10分钟数据；d) 要求有轮毂高度附近风速、风向数据，建议包括10m高度风速、风向数据，便于和气象站同期数据进行相

6、关性分析，从而订正测风塔数据。2.6. 数字地图a) 格式：AUTOCAD R14以上版本可以识别的*.DWG的电子文档。b) 比例尺：不低于1：5000，建议1：2000。c) 范围：至少将预定的风电场位置覆盖在内，同时应包含测风塔周围5公里范围，建议范围为风电场边界外延5公里。d) 等高线间隔：至少10米，建议1米。e) 地图内还应包括：地表特征物，如道路、房屋、森林、河流、湖泊等。f) 地图中应标明测风塔的坐标位置，中控室、升压站和现有风力发电机组的坐标位置以及本期拟定的风电场区域。2.7. 纸质地图a) 比例尺： 1：50000。b) 面积：至少将预定的风电场位置覆盖在内，同时应包含测

7、风塔周围延伸10公里范围。b) 地图内还应包括：大的地表特征物，如道路、居民区、森林、河流、湖泊等。3. 数据处理3.1. 风资源数据处理参见风资源分析流程及作业书。3.2. 地图数据处理3.2.1. AutoCAD中的地图处理一般业主提供的数字地图为AutoCAD文件.dwg格式文件，需要在AutoCAD中打开，进行处理：a) 清除等高线、粗糙度线以外的图层，如文字、道路、控制点等。b) 检查等高线拓扑关系，去除重复线、重复点、交叉线，连接部分断开的等高线，检查高程值。c) 另外对缺少的粗糙度线要在其中描出来，注意WAsP只认cad中的多段线，所以要用多段线命令去画线，而且粗糙度线必须是封闭

8、的。以上问题处理完后要将文件另存为dxf文件，建议保存为AutoCAD2000格式，文件较小且保证了与WAsP MapEdit的兼容性。注意：dxf文件往往要比dwg文件大很多，往往上百兆，计算机很难处理，所以要控制dwg文件的大小，尽量去掉多余的线和图层。对于等高线的点过多的地图，可考虑在不影响线段弧度的基础上进行抽稀。3.2.2. 在WASP Map Edit中进行地图处理a) 打开Wasp Map Edit软件打开*.dxf或*.map文件，利用Show菜单下的Map Image命令将地图在新的窗口打开；b) 检查线条有没有紊乱，图形是不是完整；c) 利用新窗口中的Zoom Contro

9、l菜单下的各个命令可以控制图形显示的比例，如下图：d) 编辑等高线和粗糙度线，方法是在线条上单击鼠标右键，将出现如下图的Line Edit Options对话框，单击Property Change选项即可进行等高线和粗糙度线编辑：e) 下图中，选中Orography前面的方框表示的是该条线是等高线，右边New Altitude下的数字表示的是海拔高度，比如1800指该条线的海拔高度为1800米：f) 下图中，选中Roughness前面的方框表示的是该条线是粗糙度改变线，右边New Roughness下的数字表示的是该条线左右侧的粗糙度值，比如Left后的0.0300m指这条线的左侧粗糙度为0.

10、03，Right后的0.0002m指的是这条线后侧粗糙度等级为0，粗糙度长度为0.0002m，通常粗糙度等级0是指这片区域为水面：粗糙度等级的标准如下：粗糙度等级0：水面。这个等级包括海，海湾，湖。粗糙度长度z0 = 0.0002 m.粗糙度等级1：有少许遮挡物的开阔地带。地形开阔平坦或者有轻微起伏。可以看到简单的农田和灌木。粗糙度长度z0 = 0.03 m.粗糙度等级2：有遮挡物的农田，其相间超过1公里，带一些建筑物的区域。地形特征是遮挡物之间有大片的开阔地，整个地形从而现得比较开阔。地形可能平坦或者起伏。有许多树木和建筑，粗糙度长度z0 = 0.10 m.粗糙度等级3：市区，森林或者有许多

11、遮蔽物的农田。农田中有许多封闭的遮蔽物，他们的平均距离只有几百米。森林和市区也属于这个等级，粗糙度长度z0 = 0.40 m.g) 观察图形中的每一条等高线高度是否符合实际，是否与原先所确认的梯度一致（与.dwg文件里标注的等高线高程对比）；h) 逐条标注等高线高度，标注完成以后注意检查有没有漏标或出现跳跃性高度；i) 标注粗糙度改变线的内外侧对应粗糙度，不同粗糙度对应的颜色不一样，所以标注完以后检查有没有相互矛盾，另外注意三点交叉的粗糙度改变线，必须要用Line Edit Options对话框中的Spline With Neighbor命令让三条线真正汇合在一点。j) 完成上述工作后，可以用

12、软件file菜单下的save命令保存编辑好的文件，如原文件是*.dxf文件，就需要另存为*.map（ASC）文件。注：上图中a区域的数据指编辑好的地图中存在的所有粗糙度长度，b区域的数据指地图中所有存在的海拔高度，如果这两个区域的数据出现异常，一定要检查地图，把异常的情况消除后再保存文件。3.2.3. 外扩地图当业主提供的地图不满足风电场边界向外扩张5公里要求时，需要利用SRTM 90m Digital Elevation Data (DEM)数据来外扩。a) 在Google earth 中下载风电场所在区域的STRM文件，如红松电场位于42:35:01.21894N,117:43:19.24

13、927E附近，下载STRM_60_04。b) 在Global Mapper中打开从STRM下载的z_60_4.asc文件，并设置投影坐标为WGS84。c) 因为我们较为常用的坐标系为BeiJing54坐标系，所以要将WGS84投影转换到BeiJing54，选择“Tolls”“Configure”菜单,在对话框选择Projection选项页，设置Projection为Gauss Krueger（6 degree zone）、Datum为Beijing 1954（XiAn80 为IAG75），确定就将坐标系转换为BeiJing54了。d) 选择“File”“Generate Contours”，设

14、等高距（contour Interal）和范围（contour bounds），生成等高线。e) 选择“File”“Export vector Data” “Export Dxf”，将等高线数据导出为Dxf文件，也可直接导出为WAsP Map文件，建议导出为Dxf文件便于和业主提供的地图文件拼合。4. 风力发电机组排布方案4.1. Wasp计算1) 单击键，建立新的一个工程“project”；2) 在“project”位置点击右键，单击“Resource grid”,建立新的“Resource grid”，如下图所示；3) 在“Resource grid”位置点击右键，建立“Wind atla

15、s”；4) 在“Wind atlas”位置点击右键，建立测风塔“Met.station”；5) 在“Met.station”位置点击右键，添加在Wind mapedit中编辑好的地图；6) 双击“Met.station”，在弹出的对话框中输入测风塔的坐标；7) 在“Met.station”位置点击右键，单击“Observed wind climate”添加已经测风塔接近于轮毂高度的测风数据，将启动“OWC Wizard”向导实现这个添加；8) “OWC Wizard”的数据添加过程如下图所示：在上图中输入测风仪安装高度和测风塔的经纬度后进行数据录入：请注意上图中的Direction colum

16、n和Speed column的数据，要求我们告诉软件风向和风速分别是数据文件的第几列，如上图表明第二列数据是风向，而第一列数据是风速。上图表明该测风文件一共有13999行数据，这便于我们检查是否这个测风文件长度是否够。上图是检查风速和风向数据是否在合理范围，风向的数据应该在0360度之间，而风速应该在099米/秒之间，上图左部的波浪表示数据，波浪上下的淡绿线表示我们设定的数值范围，如果部分波浪线越过了淡绿线，表示有数据超过了0360度或099米/秒的范围。据此我们可以判断导入的数据是否存在问题。完成上述工作后，我们就可以联系点击，并在弹出的保存对话框中，输入要保存的文件名，保存好文件。最后点击

17、“finish”即可退出“OWC Wizard”向导。9) 在“Met.station”位置点击右键，单击“Roughness description”，可以添加粗糙度信息；10) 在“Roughness description”位置点击右键，单击“Obtain description from map”可以选择从地图中直接获取粗糙度信息：11) 在“Met.station”位置点击右键，单击“Obstacle list”添加障碍物信息。12) 在Wasp中，障碍物主要是指比较高大的房屋等建筑物，具体参数主要包括大小、高度、与测风点距离（见下图），注意对于与测风塔距离比高度的比值大于40的应视

18、为粗糙度考虑。 a1指站在测风塔位置看障碍物的顺时针方向第一个边沿与正北方向的夹角；a2指站在测风塔位置看障碍物的顺时针方向第二个边沿与正北方向的夹角；R1指测风塔与障碍物第一个边沿的直线距离；R2指测风塔与障碍物第二个边沿的直线距离；d指障碍物的厚度；h指障碍物的高度；p指障碍物的穿透性，通常房屋没有穿透性，所以取值1。要完成一个项目的正式计算，必须先完成以上地图、测风数据、粗糙度和障碍物信息的输入。13) 在“Met. station”处击右键,选择“Calculate atlas”完成atlas计算.14) 在“Wind atlas”处击右键,选择“Calculate atlas”完成a

19、tlas计算。15) 在“Wind atlas”处击右键,选择“View”显示计算结果，如下图所示：16) 在“Resource grid”处击右键,选择“Map”插入在“Met.station”中输入的地图，如下图所示：17) 在“Resource grid”处击右键,选择“Configure grid setup”，在弹出的对话筐中输入有关参数以确定要计算的区域范围，高度。上图中，Min-X指要计算区域的左下角横坐标，Min-Y指要计算区域的左下角纵坐标，Max-X指要计算区域的右上角横坐标，Max-Y指要计算区域的右上角纵坐标，Resolution指的是要计算精度，单位为米，一般设置成2

20、050。Columns和Rows指的是根据以上输入的数据自动计算出来的横竖方格个数。Height指要计算风资源的高度（单位为米），通常对应于轮毂高度。比如本项目预计使用60米轮毂高度的机组，则我们应该计算60米高度的风资源分布情况。18) 在“Resource grid”处击右键,选择“Calculate”，开始风资源图谱最终结果的计算。19) 计算过程：20) 计算结果：21) 计算完成后，在“Variable”中，选择“Mean speed”，可以显示计算结果，移动鼠标到相应的区域，可以显示该区域的平均风速。点击，可以将计算结果显示到地图中。22) 保存以上结果，为Wind Farmer计

21、算做准备。4.2. Wind Farmer计算1) 打开软件：2) 在软件向导中，点击在弹出的对话框中，单击“By loading a contour file”栏对应的，选择在Wasp中使用的地图文件，如下图：3) 在下一个对话框中选择，输入Wasp软件的计算结果，一般是后缀名为.wrg的文件。如下面三个图：4) 完成上述输入后，连续点击，在弹出的下图中，选择“finish”，完成启动向导的工作。5) 向导结束后，弹出如下界面：6) 选择本项目的机型参数：在工具栏中选择，在弹出的对话框中输入机型的功率曲线，轮毂高度，叶轮半径，外形等信息：注意：这里的轮毂高度应该和Wasp里面计算的风资源分布

22、高度应该一致。比如Wasp里面计算的是60米高度的风资源分布，在这里就应该在上图的hub一栏中填入60。7) 输入好机型参数后，在工具栏中选择，单击鼠标右键在地图上的绿斜线筐中布置风电机组：注意：风机只能在上图斜绿线所围的方筐中布置，这个方框正是Wasp软件中进行风资源分布计算前确定的区域。8) 布置好风机后，单击工具栏中的，可以计算各机组的发电量。计算结果在右下角的信息栏显示：上图右栏中Yield指机组年理论发电量，Capacity指风电场的理论容量系数，Wake指每台风机的尾流损失。9) 风机排布的优化：a) 选择菜单“View”“WF Control Panel”，在弹出的对话框中分别设

23、置优化次数和风机间距：上图中，“lterations”后的数字指优化计算的次数，默认次数是10000次，计算机处理时间非常长，通常改为1000次。“Minimum separation beween”后的数字指的是风机之间距离控制在叶轮直径的几倍，比如该栏的数字为4表示所有的风机之间至少保证4倍于叶轮直径的距离。b) 设置完以上数值后，点击工具栏中的，在弹出的对话框中点击“是”进行自动优化计算，结果如下图：c) 排布整理：优化排布后的结果风机位置比较凌乱，如果业主有排布美观的要求，则需要手动调整，但要找到优化后的大概规律，在此基础上进行调整，否则手动调整对产量影响比较大；d) 优化后初步确定方案后，选择file菜单下的exportreport导出优化后风机信息，该文件的格式是*.txt文件（也可导出*.xls和*.doc文件），可以用windows自带的记事