气象局风能太阳能资源中心张永山：面向低风速开发的风资源等级标准研究

能见APP讯：10月20日，2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。中国气象局风能太阳能资源中心高级工程师张永山在论坛上发言，他分享的题目是面向低风速开发的风资源等级标准研究。

以下为发言全文：

我今天分享的题目是面向低风速开发的风资源等级标准研究，这是我们团队前两年的研究成果。

如图，我国2002年出台的标准，风能资源等级表，将风资源分成七个等级。随着风电技术的发展，这张表在今天看来指导性已经不是很强了，尤其是对咱们国家低风速的地区，这个表也是力不从心了，虽然前十年发挥了重要的作用。

存在的几个问题，第一风机的轮骨高度已经在70米以上，轮骨高度120米的风机也出来了，如果还用50米的高度标准指导70米高度以上的资源等级，可信度如何值得怀疑；第二关于风速，现在在80米高度，平原地区5.2、5.3的风速都可以开发，而这张表50米高度开发定义的200，显然对低风速的地方这张表指导性也并不强了；第三随着风电技术的发展，由于大量低风速区资源都可以开发，我国风能资源储量应该进行重新估算，但是也要有个标准，出于这个原因，对低风速风机特点进行了研究。

新标准出台以后和旧标准有什么区别呢？从资源等级上分，原来的二级到七级为之不变，对风能资源一级分成ABC三个等级（我们的顶级），关于高度的方面从50米推到140米高度，主要是面向未来风机轮骨高度不断的提升，我们是照顾到前沿和将来的可用性。

做这项工作也并不是没有基础的，我们前几年承担了中国风能资源详查的项目，通过这个成果在全国不同的地区立了400座测风塔，我们的成果是基于400座测风塔的成果分析，我们还有很多测风塔的数据也加入了，由于我们没有授权，我们就没说但是我们心中有数。我们也承担了大量的资源评估报告，我们对全国风能资源是有比较全面了解的。

如图，我国立了400专业的测风塔，分布在全国各地，400座测风塔，70米的测风塔有324座等等如图。我们的资料是采用2009到2010年的，技术方法非常的简单，当时采用这种技术方法我们是经过大量的研究，最终的研究成果以原来50米高度资源风速往后推，切变只要是七分之一就可以，风速频率是用瑞利函数。

50米、10米、30米的标准，2到7的等级是完全没变的，在资源等级1是分ABC，当这个地方资源量达到多少可以开发，我们抛出这个标准，我的成果会给大家的。

50米的标准是比较合理的，就按照风资源50米高度的等级进行划分，看看其他的70米、90米，超过90%的测风塔都是一致的，90%为什么已经很高了呢？无论做什么数据的统计分析的时候，打个最简单的比喻，气温是正态分布的，但是有几个气温序列是正态分布的呢？！还有一些测风塔切变指数不是七分之一附近，所以数据是存在着疑问的，所以90%已经是非常高的了。

标准出台以后征求了专家和单位的意见，关键问题，切变指数七分之一是不是合适，第二个问题风力频率瑞利函数分布合理吗？为什么不按照风速对发电量功能的大小划分资源等级呢？按照发电效益对风速的影响。

为什么用七分之一，从400座测风塔做了检验，总体上效果风速随着高度的变化切变指数是减少趋势的，但是不同的地区风速切变指数复杂性，根据地形和地理位置是非常复杂的，对400座测风塔进行了统计，究竟取多少呢？我们是取了七分之一，也是考虑到我国地形复杂，必须要有个数据嘛，实际中可以根据实际情况，根据计算结果要进行调整，但是必须要拿个数据来说话嘛，而且七分之一在国际上也是通用的。

切变指数随着高度的变化在减小，做了个实验，假设十到五十米高度切变指数是七分之一，六十米以上切变指数逐步的减小，风能资源一级左右，一百米高度相差的值是8到13。

瑞利函数是不是合适，我们觉得平均值是耦合的，测风塔的总体的平均是趋向于2.0，2002年的函数采用瑞利分布是有道理的，真正的形状参数的值都是大于2.0的，我们也是用2.0来做标准制定。形状参数值不一样的时候，瑞利函数做出来的等级差多少呢？是有偏差的，风资源等级1级分布在60、80、70、100米，做了统计，形状参数是1.5到2.6，是用不同形状参数计算的平均风密度值减去瑞利函数的平均分数值，在形状参数大于2.0的时候并不是很大，最大点不超过10，但是到形状参数小于2.0的时候，随着形状参数减小它是在增大的，实际过程中可以根据参数进行调整。

不同的等级，同一个高度，在形状参数2.0的时候，计算出来的比2.0偏低一些，这是平均分布的结果来看。为什么不按照风速对发电量的大小来设定等级的标准？风速，小于切入风速的时候，对发电量是没有贡献的，大于额定风速的时候发电量是稳定的，按照发电量贡献的大小，小于切风是零处理，大于额定风速尽量按照额定风速来处理，如果切入风速和额定风速就按照额定值考虑。

如图，50米用新的参数得到了平均风速，我们最后放弃了这样的方法，不同的风机额定风速是不同的，我国低风速的地区额定风速还会再变化，额定风速究竟取多少合适呢？这也是个课题，最终是按照原来的2002年的标准采用全风速来计算风资源等级。

标准从目前来说和原来相比，是把原来的1级分成了ABC，原来旧标准十米、三十、五十米还是继续用。考虑到将来做到140米，目前的标准出台指导性会更强，而且采用的技术方法和刚才讲的大量技术方案论证还是比较合理的，只是设计中大量的应用根据当地的风力情况而定，要对计算结果资源等级划分要做微调，资源中如何根据切变指数和根据计算的形状参数，对资源等级做微调呢？