首页 理论教育 海上测风塔基础设计要求

海上测风塔基础设计要求

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:海上风电场除应进行长期风能资源测量外,全潮水文观测期间还应进行短期风速、风向测量,测量位置根据水文测量要求确定。测风塔数量应满足风电场风能资源评价的要求,单个风电场的测风塔不少于1座,具体数量依据风电场场址形状和范围确定。以平均海平面为起算基准面,测风塔的测量高度应高于风力发电机组轮毂高度,风电场范围内至少有1座测风塔测量高度不低于100m。

海上测风塔基础设计要求

为了正确评价拟选风力发电场风能资源情况,取得代表性风速风向资料,了解不同高度风速、风向变化特点,必须进行实地测风。海上风电场除应进行长期风能资源测量外,全潮水文观测期间还应进行短期风速、风向测量,测量位置根据水文测量要求确定。

为加强风电场风能资源测量和评估技术管理,统一和规范工作内容、方法和技术要求,提高工作成果质量,根据国家标准《风电场风能资源测量方法》(GB/T 18709—2002)和GB/T 18710—2002,制定了《风电场风能资源测量和评估技术规定》。2012年水电水利规划设计总院主编了《海上风电场风能资源测量及海洋水文观测规范》。下面综合介绍上述规定或规范对于海上测风的相关要求。

1.测风塔布置要求

测风塔安装位置应具有代表性。测风塔布置至少应满足两方面的要求:①测风塔安装点应在风电场中具有代表性,且必须在海上风电场范围内;②测风塔安装点靠近障碍物如海上结构物或建筑物等对分析风况有负面影响,选择安装点时应尽量远离障碍物。如果无法避开,则要求测风点距离障碍物的距离大于30倍障碍物的高度。

测风塔数量应满足风电场风能资源评价的要求,单个风电场的测风塔不少于1座,具体数量依据风电场场址形状和范围确定。潮间带及潮下带滩涂风电场的测风塔控制半径不超过5km,其他海上风电场应不超过10km。测风塔布置应兼顾平行与垂直海岸线两个方向的风能资源变化情况。

以平均海平面为起算基准面,测风塔的测量高度应高于风力发电机组轮毂高度,风电场范围内至少有1座测风塔测量高度不低于100m。对于高度100m的测风塔,应在10m、50m、60m、70m、80m、90m和100m高度分别安装风速仪测量风速,其中10m、60m、80m和100m高度处应安装两套。在测风塔10m、60m、80m和100m高度分别安装两套独立风向标。在10m高度附近安装气压计和温度计测量气压和温度,条件允许时在塔顶同步安装温度传感器。在10m高度设置仪器时,应避免波浪的影响,可根据具体情况适当提高。其他高度的测风塔在设置测量高度时参照上述100m测风塔和预装风力发电机组轮毂高度综合确定。

2.测量参数要求

测量参数包括4类,分别为风速参数、风向参数、温度参数和大气压力参数。各参数的测量要求如下:

(1)风速参数采样时间间隔应不大于3s,并自动计算和记录每10min的平均风速,每10min的风速标准偏差,每10min内极大风速及其对应的时间和方向,单位为m/s。

(2)风向参数采样时间间隔应不大于3s,并自动计算和记录每10min的风向值。风向采用度(°)来表示。

(3)温度参数应每10min采样一次并记录,单位为℃。条件允许时,宜采用温差测量装置同步测量测风塔温度梯度

(4)大气压力参数应每10min采样一次并记录,单位为k Pa。

大气压与空气温度二者可用于确定空气密度,空气密度是估算风功率密度和风力发电机组功率输出所需的基本参数之一。

3.数据收集要求

除了测风塔测风外,还应收集临近气象站、海洋站等长期测站的测风数据。在收集长期测站的测风数据时应对站址现状和过去的变化情况进行考察,包括观测记录数据的测风仪型号、安装高度和周围障碍物情况,以及建站以来站址、测风仪器及其安装位置、周围环境变动的时间和情况等。

应长期收集测站的相关数据:有代表性的连续30年的逐年平均风速和各月平均风速;与风场测站同期的逐小时风速和风向数据;累年平均气温和气压数据;建站以来记录到的最大风速;极大风速及其发生的时间和风向等。

测风塔现场测风数据包括风场的风速、风向、气温、气压和标准偏差的实测时间序列数据,极大风速及其风向。测量收集数据应至少连续进行两年,并保证采集的有效数据完整率达到90%以上。在无线信号覆盖海域范围,数据收集应尽量采用每日定时无线传输;在无线信号不能覆盖的海域范围,可考虑采用卫星数据传输或其他方法。数据收集的时段最长不宜超过3个月,收集的测量数据应作为原始资料正本保存,用复制件进行数据分析和整理。

为了有效控制数据收集质量,在测风过程中需要填写针对性的记录表格,相关记录要求有以下方面:

(1)应将现场的各种有用信息汇总成现场信息记录表,如表1-4所示。

(2)对所有的测风设备,均应画一张设备安装示意图表,以标明其具体安装方位,如表1-5所示。

(3)每次现场采集数据或检修,均应填写现场检测执行记录表。

(4)对每次设备出现的问题应进行分析,研究提出解决的办法,并采取相应的措施进行检修,并填写问题记录表,如表1-6所示。

(5)将每次的数据文件记录汇总成表,如表1-7所示。

4.数据整理要求

数据收集完成后需要进行数据整理工作,数据整理包括对数据的验证和订正。数据验证是检查风场测风获得的原始数据,对其完整性和合理性进行判断,检验出不合理的数据和缺测的数据,经过处理,整理出至少连续一年完整的风场逐小时测风数据。数据订正是根据风场附近长期测站(气象站或海洋站)的观测数据,将验证后的风场测风数据订正为一套反映风场长期平均水平的代表性数据,即风场测风高度上代表年的逐小时风速风向数据。

数据验证包括完整性检验和合理性检验。进行完整性检验时,数据数量应等于预期记录的数据数量,数据的时间顺序应符合预期的开始、结束时间,中间应连续。合理性检验包括范围检验、相关性检验和趋势检验。对于不合理数据和缺测数据:检验后列出所有不合理的数据和缺测的数据及其发生的时间;对不合理数据再次进行判别,挑出符合实际情况的有效数据,回归原始数据组;将备用的或经相关分析,相关系数大于等于80%的可供参考的传感器同期记录数据,替换已确认为无效的数据或填补缺测的数据。如果没有同期记录的数据,则应向有经验的专家咨询。

数据订正时附近气象站、海洋站等长期测站只有具备下列条件时才可将风场短期数据订正为长期数据,需满足的条件包括同期测风结果的相关性较好、具有30年以上规范的测风记录,距离风场比较近。

表1-4 现场信息记录表(www.xing528.com)

表1-5 设备配置及安装图表

注:对每一个传感器,均应画一张安装示意图,以标明具体安装方位。

表1-6 问题记录表

表1-7 数据文件记录表

(1)将风场短期测风数据订正为代表年风况数据的方法如下:

1)作风场测站与对应年份的长期测站各风向象限的风速相关曲线。某一风向象限内风速相关曲线的具体做法是建一直角坐标系,横坐标轴为长期测站风速,纵坐标轴为风场测站的风速。取风场测站在该象限内的某一风速值(某一风速值在一个风向象限内一般有许多个,分别出现在不同时刻)为纵坐标,找出长期测站各对应时刻的风速值(这些风速值不一定相同,风向也不一定与风场测站相对应),求其平均值作为横坐标即可定出相关曲线的一个点。对风场测站在该象限内的其余每一个风速重复上述过程,就可作出这一象限内的风速相关曲线。对其余各象限重复上述过程,可获得16个风场测站与长期测站的风速相关曲线。

2)对每个风速相关曲线,在横坐标轴上标明长期测站多年的年平均风速,以及与风场测站观测同期的长期测站的年平均风速,然后在纵坐标轴上找到对应的风场测站的两个风速值,并求出这两个风速值的代数差值(共有16个代数差值)。

3)风场测站数据的各个风向象限内的每个风速都加上对应的风速代数差值,即可获得订正后的风场测站风速风向资料。

(2)测风塔测风数据整理需要符合以下规定:

1)不得对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减,并应及时对下载数据进行复制和整理。

2)每次收集数据后应对收集的数据进行初步判断:①判断数据是否在合理的范围内;②判断不同高度的测量记录相关性是否合理;③判断测量参数连续变化趋势是否合理。判断参考值如表1-8所示。

3)发现数据缺漏和失真时,应立即认真检查测风设备,及时进行设备检修或更换,并应对缺漏和失真数据说明原因。

4)经整理形成现场测量逐10min原始数据报告,具体格式(示例)如表1-9所示。

5)经整理形成现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告,具体格式(示例)如表1-10所示。

6)将所有未经修改的原始测风数据记录和质量控制记录整理汇总到一起。

表1-8 主要参数的参考值

注:各地气候条件和风况变化很大,表中所列参数范围供检验时参考;当数据超出所列范围时应根据当地风况特点加以分析判断。

表1-9 现场测量逐10min原始数据报告格式(示例)

表1-10 现场测量逐小时原_始_数据_与_极大风速数据报告格_式(示例)

其中表1-9和表1-10仅为示例,实际应根据测风塔设置情况进行相应调整。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈