风资源对风力发电性能的影响分析

风资源对风力发电性能的影响分析

王强

中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：风力发电的原材料风资源。因此，有效评估风能资源至关重要。文章分析风力资源对风力发电性能的影响具有一定的参考意义。

关键词：风资源；风力发电；性能；影响

风能发电是最古早、最广泛使用和最成熟的新能源清洁可再生能源。自1970年代全球石油危机以来，由于技术成熟、制造成本下降、年复一年发电成本下降以及各国政府提供的政治支持，风能的开发和利用一直在继续。特别是在1990年代，随着科学和技术的进步，风能已从清洁和可再生能源转变为工业发展最有用的新能源。

一、风力发电的特点和优缺点

1.风能的特点。首先，风能是一种取之不尽的，是一种新的清洁和有效的能源。风能发电不产生废气、废水或其他形式的污染。它是一种可再生能源。风能是一件非常有利的事情。与其他发电方式相比，风能不需要购买燃料、运输材料或处理发电遗留的残渣。第二，风能是区域性的，并非所有区域都有能力建设风力发电站。风力发电站必须建设在风力发电丰富的地区。风速更高，持续时间更长。风资源与地形地形密切相关。第三，风力发电具有较强的季节性，这意味着它只能在整个发电系统中运行。风力发电主要有两种方式:一种是能源利用:风力发电机与电网相连。没有风，没不会发电；另一种是山区、牧区和的岛屿未连接电网。这主要是风力发电机和柴油发电机的联合运行。风力发电是在有风力发电的情况下进行的，柴油发电是在没有风力发电的情况下进行的。

2.风力发电的利弊。优点:清洁、环保；是一种不耗竭的可再生资源；建设周期短，投资少；装机灵活。缺点:噪音和视觉污染；地面面积大；稳定性差，无法控制；目前的实施成本相对较高。

二、风力发电对电网的影响

风力发电对电网的影响取决于风力发电的特点和运行特点，通常指风力发电，与机组桨叶扫风、空气密度和风力发电机叶片风速成比例。确定风力发电机组类型后，桨叶扫风面积是不会改变。空气密度仅在固定区域稍有变化，风速除外。这些偏差非常随机性，因此风力发电输出功率的大幅度变化主要是由于风速的变化。如美国风电场的运行经验，最大输出变换通常1min输出功率变动40%，即使是数十台风力发电机。风力发电机的输出频率随风力发电机1Hz级频率(3P效应)功率变化而变化。气流紊乱变化主要是由于塔筒引起的。从单机的角度来看，变化的程度可能是额定功率的20%。但是风在各地差别很大。当风力发电机安装在不同位置时，输出转换是不同步的。安装风力机n台时，总输出功率因数 成比例，输出功率稳定(平滑效果)。由于风力输出功率变化，引进大型风力发电可能会影响电网的功率控制和频率。欧美许多国家全面研究了整个电网风力发电引入量作用和影响。欧洲国家研究了供应发展不平衡的趋势，从供应控制的角度研究了过剩电力对低负荷发电成本的影响，以及在某些气候条件下风能可能发生的剧烈变化。

三、风力资源测评评估

在初步选定风力发电场后，应根据相关标准使用中立塔测风。风电场的风资源选择具体来说，根据地形情况，结合地形图，预先选择可安装风机的位置。安装风机较多地方测风，地形复杂时，应布置立测风塔，测风塔不应位于风速隔离区或粗过渡线区，即风速塔附近，不应有大型建筑物、崎岖地形等障碍与每一障碍物的距离应是障碍物高度的三倍，与单个障碍物的距离应是障碍物最大高度的十倍；风塔应位于风力发电场主风的相反方向。塔的数量取决于风电场的地形复杂程度，对于相对简单平坦的地形，可以选择安装空气测量设备的位置；对于复杂的空气区域，必须根据地形段排列空气测量点。空气测量高度应与风机的轮毂相同，且不得小于轮毂高度的三分之二。总测量塔高度为70米，风测量设备分别安装10、30、50和70米。测风塔安装后至少进行一年的观测，主要是为了测量l0min，l0m-70m／l00m平均风速和风向、每日温度、最高和最低每日温度、平均每日压力和风速10分钟。这些风速测量主要用于根据风机功率曲线计算发电量。反映风电场平均长期指标的代表性数据是根据风电场计算得出的。整体考虑风电场地形、表面粗糙度、障碍物等在风力发电厂测量和控制站合理使用经修订的风力发电数据，并使用专门的风力资源评估软件，可以根据风力发电厂先前安装的电场预装风电机组轮毂高度绘制风力发电图根据上述参数，对风电场的风力资源进行评估，以确定这些风电场是否具有发展价值。

四、风资源对风力发电性能的影响

风能资源通常以风力密度表示，即每单位时间垂直穿过单位面积的气流能量。风速大于或等于2 m/s时，风力发电可以开发，目前我国风力发电建设尚无明确计算风力资源、风力发电技术发展能力和经济发展能力的方法。一个风电场能开发多少风力资源它能在有限的地区开发多少？这是投资者非常关注的问题。设计咨询单位解决以下问题:计算风电场中的风力资源储量；确定部分风力资源可在技术和经济上得到开发的风力资源(即规划能力)；以及这是一个需要在风电场开始时解决的问题风电场的风能储量取决于风力和风电场面积的测量。分析在测风测量结果的基础上，计算了风电场的功率密度和资源评价，并根据功率密度和面积计算了风电场的风力资源储量。风电场的技术开发能力是最大的技术开发能力，如果风力技术和风电场建设条件允许的话，这种容量不一定是最佳的，但要控制风电场的风力资源量。可以开发的技术数量取决于建设条件和机型类型的选择。风力发电场的经济发展能力由技术和经济优化的计算和比较决定，取决于投资者最感兴趣的风力发电场的技术发展能力。预测的风电场容量必须是经济上可行的风电场容量。

风能资源的质量对风电场的配置和发电有重大影响。风力资源的利用对风力发电的影响至关重要。

参考文献：

[1]杨娜.复杂地形条件下风电场风能资源评估研究：以西南某风电场为例[J].风能,2019,41(7)：104-107.

[2]殷瑞.复杂地形条件下应用CFD技术进行风能资源评估应用分析[J].风能,2019,47(1)：90-95.

[3]刘敏.基于Wind PRO软件的风电场产能估算[J].农业工程技术(新能源产业),2020,414(6)：20-23.

[4]焦企畅.新能源和可再生能源在线监测系统研究[J].可再生能源,2020,33(10)：1516-1522.