中國高海拔地區風能資源特性與風電開發研究(圖表)

　　在風電場實際運行過程中，發現云南高海拔項目地區存在一種特殊的現象，即風速在短時間內突增或突減，根據風速變化特點，本報告簡稱該現象為“陣風”，下圖16為云南某風電場2月份運行機組記錄到的“陣風”出現時段分布圖，可見，在12:00－20:00時段出現比較集中，2月9日出現頻次最高；“陣風”出現有一定的周期性，并非每日都會出現，有一定的間歇期，應該與天氣系統周期性變化相關，后期可獲取更長序列數據進行研究分析。

　　選取“陣風”出現頻次較高的2月9日每7s間隔實測風速數據進行分析，見下圖17，紅色代表風速每7s間隔風速日變化曲線，藍色代表前后間隔風速距平變化曲線，可見，0:00－10:00之間風速相對小些，風速瞬時變化小，而10:00－18:00期間，風速較大，風速突變明顯；風速前后距平風速差主要在1m/s－3m/s之間，最大達8m/s，風速短時間內變化大。

　　風速、風向短時間內的突變，會導致風電機組偏航頻繁，風電場經常出現尖峰出力現象，出力波動大，這對機組正常運行及載荷帶來很大的不確定性，應予以重視并采取控制風險措施。而高原氣象很復雜，動力、熱力及特殊地形的多重作用，形成高、低空急流、西南渦等特殊的天氣系統，要探究“陣風”現象的成因則需要更深入、更全面、專業的研究，后期將對該區域通過測風監控、長序列運行數據收集、天氣系統監測等一系列手段深入研究，為機組研發設計及風電場安全運行提供更好的解決措施和方法。
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　　高海拔特殊氣候環境下，風電機組面對低氣壓、高輻射、多雷暴等惡劣的自然環境條件，材料易老化、電氣設備的絕緣和散熱、防雷問題等對機組的安全運行帶來很大的風險和不確定性。除了根據高海拔氣候環境著重器件的選用，控制系統對機組設備工作環境的監控與設備故障預診斷非常重要，同時設備長期運行的可靠性和維護量尤為重要。
結語
　　本報告針對云貴高原和青海等風電高速發展的高海拔地區，分析了該地區風速、風向、湍流、切變等風特性，總結了不同地形、地貌及氣候背景下高海拔地區風特性的差異性和關聯性，同時通過已運行風電場的運行經驗，指出高海拔地區風電場建設和運行的主要風險點，結論如下：
　?。?）云貴高原地區，海拔差異大，70m高年平均風速約在6m/s－10m/s之間，風速差異大；青海地區，地形為平坦的荒漠、戈壁灘，風能資源分布較平均，差異不大，70m高年平均風速一般在5m/s－7m/s之間，屬于低風速區。
　?。?）云貴高原地區山地地形、地貌復雜，地表植被多樣化，風速隨高度變化存在一定的規律性但又存在特殊性，陡峭、平滑的高山草甸地形，風切變較小一般小于0.05，高層易出現負切變，而植被豐富的山地地形，切變大，故分析評估時需全面考慮各種因素，現場考察尤為重要；青海地區熱力穩定度多不穩定、地表粗糙度小，地形變化不大，故整個區域風速隨高度變化不大，切變小，一般小于0.12。
　　（3）云貴高原地區湍流基本呈現兩種特征，連綿平緩的高山草甸地形下，湍流較小，一般小于0.12；重疊連巒、陡峭、植被豐富的高山地形下，強風速段湍流呈現“上翹”的特征，15m/s湍流強度特征值較大在0.16－0.18之間，特殊條件下，湍流甚至超過A類標準。青海地區，地形平坦，地表粗糙度小，湍流小，一般小于0.1。
　?。?）云貴高原及青海地區，受大氣候背景及青藏高原影響，風向高度集中，有利于風能資源的充分利用。
　?。?）高海拔地區特殊的氣候條件，對風電機組的正常運行帶來很大的不確定性，增加了風電開發和運行風險。