古交市风电场资源开发及综合利用分析
1. 风电场概述
1.1 风电场地理位置与气候特征
1.1.1 地理位置
- 古交市地形复杂，外围地势较高，中部逐渐低洼，形成盆地地貌。
- 平均海拔1604米，境内有20余座近2000米的山峰和70座千米以上山峰。
- 丘陵山地超过总面积的95%，河谷平川不足5%。
- 风电场场址位于邢家社乡、原相乡区域。
1.1.2 气候特征
- 古交属北温带大陆性气候，日照充足，昼夜温差大。
- 年均温9.5℃，年均降水量460毫米，蒸发量大于降水量。
- 冬春季节多风，最大风速7.2米/秒，风向多北西。
- 结冰期从11月开始，翌年3月解冻，冰期约5个月。
1.2 风电场测风年风能资源条件
1.2.1 测风仪器概述
- 安装了1座测风塔，海拔1719米，高度70米。
- 70m、50m、30m高度各安装了风速仪和风向仪。
- 2m和7m处安装了气温、气压观测设备。
1.2.2 测风数据处理
- 收集了一年完整测风数据进行分析。
- 数据完整率97.8%，略低于98%的要求。
- 对缺测数据进行了邻近替换和插补处理。
- 有效数据完整率93.2%，高于90%的要求。
1.2.3 测风塔完整年风速风向计算
- 计算得到不同高度逐月平均风速及平均风功率密度数据。
- 主导风向为NNW，与主风能方向一致。
1.3 风电场特征值计算
1.3.1 空气密度
- 空气密度计算结果为1.023 kg/m³。
- 逐月变化曲线图显示空气密度变化较为平稳。
1.3.2 湍流强度
- 湍流强度与地理位置、地形等因素有关。
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#测风塔70m高度湍流强度为0.14，随着高度上升，湍流强度有减小的趋势。
- 湍流强度较大，需选择适合IEC B类及以上等级的风力发电机组。
1.3.3 风切变指数
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#测风塔50～70m高度风速拟合的风切变指数为0.103。
- 整体拟合的风切变指数为0.089。
1.3.4 威布尔（Weibull）分布
- 利用Weibull分布描述风速分布，计算得到形状参数和尺度参数。
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#测风塔不同高度的形状参数分别为1.913、1.903、1.836，尺度参数分别为6.911、6.661、6.379。
1.4 风电场代表年风资源评估
1.4.1 测风塔代表性分析
- 测风塔对风电场风能资源分布代表性一般。
- 建议在风电场内部补立测风塔以准确评估风能资源情况。
1.4.2 风电场代表年数据订正
- 未收集到气象站与测风塔同期逐时风速风向数据，因此采用ERA5数据对测风塔进行代表年订正。
- 代表年订正采用近10年平均风速作为长时间系列。
1.4.3 测风塔代表年风速及风功率密度分析
- 代表年130m、70m、50m和10m高度平均风速分别为6.63 m/s、6.272m/s、6.087m/s、5.816m/s。
- 年平均风功率密度分别为268.32W/m²、235.01W/m²、214.82W/m²、187.43W/m²。
- 风功率密度为2级风场，具备开发价值。
1.4.4 代表年逐时平均风速、风功率密度
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#测风塔风速与风功率密度日内变化规律基本相同。
- 白天风速相对较小，晚上风速相对较大。
- 130m高度日平均最大、最小风速差值为年平均风速的42%，说明风速日内变化幅度相对较大。
