值得注意的是,多行多列布置的能量損失,和地形、地面粗糙度也有關(guān)系,所以上述數(shù)字只是給我們一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。
一方面,考慮到風(fēng)電機(jī)組的尾流影響,我們應(yīng)該使風(fēng)電機(jī)組間的距離越大越好;另一方面,土地使用和電網(wǎng)連接的限制又要求風(fēng)電機(jī)組間的距離盡可能小。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),在平行于主風(fēng)向方向上,風(fēng)電機(jī)組間的距離一般保持5~9倍葉輪直徑的距離;在垂直于主風(fēng)向方向上,風(fēng)電機(jī)組間的距離一般保持3~5倍葉輪直徑的距離。如圖3所示的排列考慮了多方面的因素,機(jī)組呈梅花型布置。
圖3風(fēng)電機(jī)組梅花型布置示意圖
5.機(jī)組布置分析實(shí)例
圖4為某風(fēng)電場(chǎng)利用WasP軟件計(jì)算的年平均風(fēng)速分布圖,從圖中可以看出,風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域的地形條件具有一定的綜合性,包括了粗糙度較小的水域(圖的中間位置),水域東側(cè)的平地以及水域南部,西部和北部的丘陵地形。從圖中的各個(gè)機(jī)位的風(fēng)能玫瑰圖可以看出,該地區(qū)的主要風(fēng)能方向是西方及其偏南和偏北方向。由于水面的表面粗糙度較小,來自西風(fēng)經(jīng)過水面后仍有較高的能量。水域的東側(cè)陸地區(qū)域,在氣流登陸后,由于地面粗糙度增大,風(fēng)速的衰減增加,風(fēng)功率密度降低。水域的南側(cè)、西側(cè)和北側(cè)都是丘陵地區(qū),特別是水域的西側(cè)丘陵區(qū)域的高地(山脊)走向與主風(fēng)向垂直,氣流在流經(jīng)該地區(qū)時(shí)隨著地面的抬升產(chǎn)生了強(qiáng)烈的爬坡加速效應(yīng),風(fēng)速在山頂?shù)貐^(qū)達(dá)到最大值,因此該山頂?shù)貐^(qū)是理想的布機(jī)區(qū)域。
圖4某風(fēng)電場(chǎng)WAsP軟件計(jì)算示意圖
三、發(fā)電量計(jì)算
1.直接測(cè)風(fēng)估算法
估算風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量最可靠的方法是在預(yù)計(jì)要安裝風(fēng)電機(jī)組的地點(diǎn)建立測(cè)風(fēng)塔,其塔高應(yīng)達(dá)到風(fēng)電機(jī)組輪轂高度,在塔頂端安裝測(cè)風(fēng)儀傳感器連續(xù)測(cè)風(fēng)一年。然后按照《風(fēng)能資源評(píng)估方法》對(duì)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證修正,得出代表年風(fēng)速資料,再按照風(fēng)電機(jī)組的功率曲線來估算其理論年發(fā)電量,計(jì)算方法為統(tǒng)計(jì)測(cè)風(fēng)塔輪轂高度各風(fēng)速段的小時(shí)數(shù),與該風(fēng)速對(duì)應(yīng)的功率求積即為該風(fēng)速段總的發(fā)電量,其他風(fēng)速段依次類推,最后求和即為該機(jī)組理論年發(fā)電量(不含其他折減因素)。
用該種方法估算發(fā)電量時(shí),在復(fù)雜地形情況下應(yīng)每3臺(tái)風(fēng)電機(jī)組安裝一套測(cè)風(fēng)系統(tǒng),甚至每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組位置安裝一套測(cè)風(fēng)系統(tǒng),地形相對(duì)簡(jiǎn)單的場(chǎng)址可以適當(dāng)放寬。在測(cè)風(fēng)時(shí)應(yīng)把風(fēng)速儀安裝在塔頂,避免塔影(風(fēng)吹過塔架后的尾流影響),如果風(fēng)速儀安裝在塔架的側(cè)面,應(yīng)該考慮盛行風(fēng)向和儀器與塔架的距離,以降低塔架的影響。
2.計(jì)算機(jī)模型估算法
目前國(guó)內(nèi)外用于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源分布評(píng)估和發(fā)電量計(jì)算軟件較多,國(guó)外主要有WAsP,WindFarmer,WindPro,WindSim,Meteodyn等軟件,國(guó)內(nèi)有木聯(lián)能CFD風(fēng)電工程軟件等。
利用WAsP或其他軟件,按照它的格式要求輸入風(fēng)電場(chǎng)某測(cè)風(fēng)點(diǎn)經(jīng)過驗(yàn)證和訂正后的測(cè)風(fēng)資料、測(cè)風(fēng)點(diǎn)周圍的數(shù)字化地形圖、地表粗糙度及障礙物資料,就可以估算風(fēng)電場(chǎng)中各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的理論年發(fā)電量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是要求的測(cè)風(fēng)資料少,成本低,在簡(jiǎn)單地形場(chǎng)址條件下結(jié)果比較可靠,是風(fēng)能工作者的重要工具。
另外,還有用于計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的荷載狀況的WAsPEngineering軟件可以應(yīng)用。
3.上網(wǎng)電量估算
利用發(fā)電量計(jì)算軟件計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)年理論發(fā)電量、尾流損失、尾流折減后的發(fā)電量,除此之外,需要作以下幾方面修正才能估算出風(fēng)電場(chǎng)的年上網(wǎng)電量。
(1)周邊風(fēng)電場(chǎng)的影響折減
考慮目前和將來風(fēng)電場(chǎng)對(duì)本風(fēng)電場(chǎng)的影響,造成發(fā)電量損失。
(2)空氣密度修正
由于風(fēng)功率密度與空氣密度成正比,在相同的風(fēng)速條件下,空氣密度不同則風(fēng)電機(jī)組出力不一樣,風(fēng)電場(chǎng)年上網(wǎng)發(fā)電量估算應(yīng)進(jìn)行空氣密度修正。嚴(yán)格來講,進(jìn)行空氣密度修正時(shí),應(yīng)要求生產(chǎn)廠家根據(jù)當(dāng)?shù)乜諝饷芏忍峁┕β是€,然后按照這條功率曲線進(jìn)行發(fā)電量估算。