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不同地形条件下的风切变对风机发电量的影响分析

国际新能源网  来源:计鹏新能源  作者:桑振宏  日期:2018-06-25
关键词: 风切变 风机 风电
    在风资源分析过程中,风切变一直是一个很重要的指标,其数值大小直接影响到风机轮毂高度的选取,间接影响风场内风机的发电量。接下来将通过实例来分析一下不同地形条件下的风切变对风机发电量的影响。

    一 什么是风切变
 
    风切变是一种大气现象,风矢量(风向、风速)在空中水平和(或)垂直距离上的变化。风切变按风向可分为水平风的水平切变、水平风的垂直切变、垂直风的切变。产生风切变的原因主要有两大类,一类是大气运动本身的变化所造成的;另一类则是地理、环境因素所造成的。有时是两者综合而成。我们做风资源时重点关注的就是水平风的垂直切变。另外,由于地形等因素造成的高处比地处风速高的现象叫做负切变,示意详见图一。下文将以风切变代指水平风的垂直风切变。
 
    二 风切变对风机发电量的影响
 
    我国领土辽阔,陆地面积约960万平方公里。从地形种类上看,我国山地、丘陵、高原、平原、盆地五种地形齐全,而且每种地形都占有一定的比例,其中山地、丘陵、高原的面积最广,占全国领土面积的2/3。地势起伏显著,地区间海拔高程差别大,地貌类型复杂多样。为了验证我国多样复杂地形地貌条件下的风切变对风机发电量的影响,本文选取了山西、青海、山东、安徽等省份分别作为山地地形地区、高原地形地区、平原地形地区、丘陵地形地区的代表,分别进行相同地形条件下的风切变对风机发电量的比较,并进行对比分析,以说明不同地形条件下的风切变对于风机发电量的影响。详细数据见下表。
 

 
    从上表的数据分析中可以看出:
 
    1.在四类地形中,平原地区的风切变数值最小,但对发电量的影响最大。高原地区的数值最大,但对发电量的影响却是最小。
 
    2.通过对比分析初步得出如下结论:低海拔的平原地区因其地形相对简单,故风机发电量对风速的敏感度比较强。高海拔的高原地区因海拔、气温、压强等因素比较复杂,风机发电量对风速的敏感度比较弱。山地、丘陵地形复杂度处于平原与高原之间,所以发电量对风速的敏感度也处于中间位置。
 
    三、结论
 
    1.除风切变外,风机发电量还受到风速水平、湍流强度、气候、软件计算误差等诸多因素的影响。所以风机发电量的多少应综合考虑多方面的因素。
 
    2.单纯地以风切变来评判对风机发电量的影响,可以定性的得出这一结论:高原地形的风切变对风机发电量的影响最小,其次为山地地形,然后是丘陵地形,影响最大的是平原地形。
 
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