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大唐吉林向阳风电场风机布置方案及发电量研究

作　者: 李钦伟
导　师: 梁秀娟；付永清
学　校: 吉林大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 向阳微观选址发电量威布尔分布
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国风电场建设近几年发展迅猛,但是风电场微观选址相关技术及要求是我国风电领域的空白。风电场微观选址工作主要在设计阶段进行,根据风电场风资源分布图,同时结合各项限制条件,确认每台风机的机位,以满足业主和相关部门的各项要求,使整个风场具有较好的经济效益。微观选址恰当与否,将直接影响风电场投产后的风资源利用率、风电场年发电量以及风电场对周围环境的影响等。本文从投产风电场实际经验出发,联系国外以及以往工程为借鉴,以中丹合作示范项目《大唐吉林向阳风电场一期(400MW)微观选址》为例,采用洮南气象站近30年的气象数据,以及向阳风电场附近的00807、00773、00766、01682、04221号5座测风塔的测风数据为基础,经分析利用00807号测风塔数据代表风电场北部区域风资源情况,00773号测风塔数据代表风电场南部区域风资源情况。采用WindFarmer与WAsP两种不同软件,根据风资源情况经计算,设置一条2.5km宽的隔离带,将整个场址区划分北区和南区共2个区域,经分析比较机组间距采用9.0D×5.0D,在隔离带设置和区域划分的基础上,进行不同机型的布置比选,最后得出本风电场优化后的风机布置方案。软件对于风资源分析是基于Weibull风速概率分布参数的基础上进行计算的,风速分布拟合模型主要有皮尔逊分布模型、瑞利分布模型和威布尔分布模型,多数地区风速近似服从双参数Weibull分布。本论文首先从风资源情况分析本风电场威布尔分布模型拟合较好,从而保证了最终的发电量计算结果的准确性。最后,风机布置方案需要通过风机安全荷载的验证,而湍流强度是风机安全荷载的基础因素,风电场北部区域和南部区域的地貌存在着一定程度的差别,南部区域地貌特征相对简单,主要以草地为主,而耕地、村庄和湖泊则在北部区域占了相当大的比例,因此下垫面对低层风速的影响程度,北部区域要大于南部区域,这从平均湍流强度中可以明显的反映出来。40m以上高度,4座测风塔的差别很小,这表明下垫面特征对高层风速的影响微弱。因此可以判定风电场所在区域50m高度以上的大气湍流强度为中等偏低水平。本风电场湍流强度均较小,完全满足风机荷载要求。从实际工作中来看,精确的测量图测量是微观选址工作的基础,因为风电场发电量的预测是通过将测风塔一点的数据通过矢量化的地形图模拟至每台拟建风机机位点,如果地形图不能准确反映当地地形条件,将出现预测发电量与实际运行偏差。另外,通过威布尔分布图来看,在简单地形的情况下,威布尔拟合条件较好,能够反映出现场风资源情况。完整翔实的风资源数据分析是风电场微观选址的关键,在同一风电场范围内,往往一座测风塔不能代表整个风电场的风资源情况,不具有典型性、代表性,具有一定的偶然性。因此,多座测风塔的综合分析显得至关重要,这样才能够准备反映风电场风资源情况。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 选题依据及研究意义  10-11
    1.1.1 选题依据  10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 国外研究现状  11-12
    1.2.2 国内研究现状  12
    1.2.3 存在的问题  12-13
  1.3 研究内容及技术路线  13-15
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 技术路线  13-15
第2章自然地理与社会经济概况  15-18
  2.1 自然地理概况  15-17
    2.1.1 交通位置  15-16
    2.1.2 水文  16-17
  2.2 社会经济概况  17-18
第3章区域风能资源条件  18-74
  3.1 区域气候特征  18
  3.2 气象站风能资源  18-28
    3.2.1 平均风速  20-24
    3.2.2 风向  24-25
    3.2.3 洮南气象站50 年一遇最大风速  25-26
    3.2.4 空气密度  26-27
    3.2.5 其他气象要素  27-28
  3.3 风电场风能资源  28-74
    3.3.1 测风塔资料的整理和分析  28-31
    3.3.2 测风数据分析  31-51
    3.3.3 测风数据订正  51-58
    3.3.4 风能资源评价  58-72
    3.3.5 风能资源分析  72-74
第4章区域发电量情况  74-92
  4.1 风电场建场条件  74-77
  4.2 现行设备情况  77-78
  4.3 发电量估算  78-92
    4.3.1 机组布置  78-84
    4.3.2 机型选择  84-87
    4.3.3 推荐方案风电机组布置  87-92
第5章威布尔分布模型  92-101
  5.1 数学模型的建立  92-100
  5.2 模型的结论  100-101
第6章湍流影响模型  101-106
  6.1 湍流影响的形成  101-103
  6.2 湍流影响对风电场影响  103-104
  6.3 关于湍流强度计算时测风塔的选择原则  104-106
第7章结论和建议  106-108
  7.1 结论  106-107
  7.2 建议  107-108
参考文献  108-110
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果  110-111
致谢  111-112
指导教师及作者简介  112-113

大唐吉林向阳风电场风机布置方案及发电量研究

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