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风电场测风塔代表性选址及测风设备安装技术要

作者:易发棋牌最新网站 发布时间:2020-08-21 11:09 点击数:

  风电场测风塔代表性选址及测风设备安装技术要求_电力/水利_工程科技_专业资料。介绍测风塔在安装、设备配置及数据处理上的一些方法

  风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 风电场测风塔代表性选址及 测风设备安装技术要求 编 制: 苗矿伟 李思亮 李思涵 审 核: 叶毅 时 间: 二零一二年八月十日 地址:武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址:风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 声明 本文所有权归风脉能源所有,撰写目的意在交流学习,禁止 其他任何非法使用,未经我司同意擅自发表、刊登等行为均视为 非法使用,本文最终解释权归风脉能源所有。 地址:武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址:目录 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 一 概述........................................................................................................................................................... 1 二 测风塔代表性选址................................................................................................................................... 1 三 测风塔数量的选择................................................................................................................................... 3 四 测风塔设备的配置与安装 ....................................................................................................................... 4 4.1 分层布置............................................................................................................................................ 4 4.2 设备参数要求.................................................................................................................................... 7 4.3 测风塔................................................................................................................................................ 9 4.4 塔影效应与风向标“死区” .............................................................................................................. 11 五 测风塔的维护与数据管理 ..................................................................................................................... 12 地址:武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址:一 概述 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 测风工程在整个风电场开发项目中起着至关重要的作用,测风塔的选 址、测风设备安装的合理性、测风数据的完整性、可靠性等都直接影响对 整个风场区的风能资源评估,进而影响到整个风场的产能。据统计分析, 测风数据 10%的误差可能导致风场年产能 30%左右的误差,因此,提高测 风数据的准确性和可靠性对风场开发具有非常重要的意义。根据风电开发 的部分行业规范和多年的项目经验,归纳总结提高测风数据准确可靠主要 有以下几个方面:测风塔选址的代表性、测风塔的数量、测风塔设备的正 确合理安装、测风塔的维护与数据管理。 二 测风塔代表性选址 风电场测风塔安装时应设在最能代表风电场风能资源的位置上,需远 离高大树木和障碍物,如果测风塔必须位于障碍物附近,则在盛行风向的 下风向与障碍物的水平距离不应小于该障碍物高度的 10 倍处安装,如果测 风塔必须设立在树木密集的地方,则至少应高出树木顶端 10m。 障碍物形状 B/H 5H 风速降低 湍流增强 (%) (%) 下游距离 10H 风速降低 湍流增强 (%) (%) 20H 风速降低 湍流增强 (%) (%) 4 36 25 14 7 5 1 3 24 15 11 5 4 0.5 1 11 4 5 1 2 - 0.33 2.5 2.5 1.3 0.75 - - 0.25 2 2.5 尾流区高度 1.5H 注:B 为障碍物宽度,H 为障碍物高度 1 0.50 2.0H - - 3.0H 表 1 障碍物形状对下游风特性的影响 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 对于不同地形,具有代表性的测风塔位置选取方法也不同。 1、平坦地形 平坦地形是指在风电场区及周围半径范围 5km 内其地形高度差小于 50m,同时地形最大坡度小于 3°的地形。平坦地形在场址范围内同一高度 层上风速分布是均匀的,风廓线仅与地面粗糙度有关。 根据平坦地形气流运动机理,具有均匀粗糙度的平坦地形在场中央安 装测风塔即可。地表粗糙度发生变化时风廓线的形状分为上下两部分,分 别对应上、下游地表的风廓线形状,在中间衔接发生急剧变化,测风塔应 避开此类地区,在地表粗糙度变化前和变化后分别安装测风塔。对有障碍 物时,测风塔安装时应避开盛行风向的上风向,障碍物的外侧和尾流区, 防止湍流使得测风数据偏小,失去线、隆升地形 隆升地形对气流运动产生加速作用,一般在脊峰处气流速度达到最大。 在盛行风向吹向隆升地形时,山脚风速最小,山顶风速最大,半山坡的风 速趋于中间,一般为了更大程度的利用风能资源,风机排布均布置在山脊 上,所以应在山脊顶部安装测风塔,同时该处位置相对于周边区域位置较 高,不会因为受到周围山体的遮挡而影响测风数据的线、低凹地形 由低凹地形的气流运动机理可知,只有在盛行风向与低凹地形的走向 一致,低凹地形内的气流方能加速,适宜建设风电场,否则谷内的气流变 化较复杂,不宜建设风电场,故应将测风塔设在低凹地形盛行风向的上风 入口处,测风数据才具有代表性,然后根据气流运动机理和风速场数学模 型估测出其它地段的风速。 对于比较复杂的地形需要更详细的分析,同时应该根据当地的水文地 质资料,测风塔选址应避开土质较松,地下水位较高的地段,防止在施工 中发生塌方,出水等安全事故。 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 测风塔代表性选址不仅仅只受到地形条件的影响,还受到其他条件的 影响与限制,如场地植被、场地建设条件、交通运输条件等。 1、场地植被 由于高大植被对风速的阻挡作用(表 1),所以测风塔选址应该尽量避免 周围有高大的植被,或者位于茂密树林附近,减小对测风塔的湍流扰动和 尾流影响。测风塔位置应尽量选在周围无高大植被且粗糙度较一致的开阔 地带。 2、场地建设条件 现主流的测风塔高度一般为 70m 或 80m,有 4~5 层拉线m,所以为了保证测风塔有足够的建设场地,测风塔 场址应选在场地开阔处,有足够的场地面积进行测风塔的施工建设及材料 存放,同时场地的坡度不应太大。若地表有岩石存在,则应做好记录,可 能存在人工爆破。 3、交通运输条件 便捷的交通运输条件对于测风塔的设备运输安装和施工非常有利,减 少了人工搬运的成本与建造时间,所以在测风塔代表性选址时,交通运输 条件是不得不考虑的一个因素。 三 测风塔数量的选择 对于平坦且场地粗糙度一致的地形而言,只需在场地中央位置设立一 座高度不小于以后风场风机轮毂高度的测风塔,若场地有粗糙度发生急剧 变化的区域,导致风速发生改变,则应该在变化前后的区域分别设立测风 塔测风。 对于隆升地形和低凹地形等复杂地形而言,应根据场地大小、主导风 向和地形地貌增加测风塔数量,使测风塔所代表区域能够覆盖整个风场。 当地形比较复杂时,应在不同地形代表区域进行加密测风,以获得更可靠 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 的风资源数据。根据经验,不同地形条件下的测风塔代表性区域参考范围 见下表。 地形 平坦地形:粗糙度较一致 较复杂地形:丘陵、起伏山峦或粗糙度变化较大区域 复杂地形:起伏大的山区 测风塔代表性区域 5~6km 3~4km 2km 表 2 不同地形条件下的测风塔代表性区域参考范围 四 测风塔设备的配置与安装 4.1 分层布置 一般测风塔应至少布置不少于 3 层的风速观测,同时要布置风向、温 度、气压、湿度等气象要素观测应以满足今后风电场风能资源评估和设计 的有关要求。 对于 70 m 高的测风塔,风速观测若设置 3 层, 则一般在 10、50、 70 m 高度设置;若设置 4 层,则一般在 10、50、60、70 m 高度设置。对 于 80m 高的测风塔,风速观测若设为 5 层,则一般在 10、30、50、70、80m 高度设置。 测风塔的风向观测布置,一般布置 2 层,分别位于测风塔的 10m 高度 和顶层高度。 其他设备如温度计、气压计、湿度计等一般安装在 7m 高处的设备箱中。 若对于评估和设计有其他要求,则按照要求在不同高度增加或减少风 速仪和风向仪。 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 图 1 80m 高测风塔安装示意图 各层的风速风向仪之间方位角一般相差 180°,同时风速仪的安装角度 需与当地主导风向,即盛行风向呈 90°。同时风向仪要根据当地磁偏角进 行修正。 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 30m 50m 70m/80m 各层之间方位角杂乱,不符合规范 各层之间方位角一致 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 设备参数要求 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 测风仪器设备对测风数据的好坏有直接影响,所使用的测风仪器设备 在现场安装前必须经法定计量部门检验合格方能使用,对一般的测风仪器 设备的技术要求见下表。 设备 风速仪 采样间隔 3s 记录内容 每 10 min 的平均值和标准偏差、每 10s 内最大风速及其对应的时间和方向 测量范围 0~60m/s 风向仪 3s 每 10min 的风向值(°) 0~360° 温度计 10min 每 10min 温度值(℃) -40~+50℃ 气压计 10min 每 10min 气压值(kPa 或 hPa) 60~108kPa 湿度计 10min 每 10min 相对湿度值(%) 0~100% 数据记录仪应至少能完整存储 3 个月的数据量 表 3 测风仪器设备基本参数要求 精度 ±0.5m/s ±2.5° ±1℃ ±3% ±1% 目前国内用户普遍采用美国 NRG 公司的 Symphonie 型测风仪。在设 置记录仪参数时必须按照设备出厂检验的标定证书进行参数设置。如图 2、 图 3 所示,记录仪某频道参数设置必须与测风仪标定证书一致。 图 2 某测风塔参数设置校验表 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 图 3 NRG 测风仪标定证书 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 测风塔 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 测风塔应具备结构安全、稳定、轻便,易于运输、安装及维护,风振 动小,塔影影响小及防腐、防雷电等特点,测风塔应能抗击当地最大阵风 冲击以及 10~20a 一遇的自然灾害(如暴雨、洪水、泥石流、凝冻结冰等)。 对于有结冰凝冻气候现象的风电场,在测风塔设计、制作时应予以特别考 虑。测风塔的形式可根据风电场的自然条件和交通运输条件,可选用桁架 形拉线塔、圆筒形拉线塔、桁架形自立塔中的 1 种,以满足测风要求为原 则。测风塔的接地电阻应尽量满足规范要求(小于 4?),若接地确有困难, 可适当放宽其接地电阻要求;对于多雷暴地区,测风塔的接地电阻应引起 高度重视。 图 4 测风塔结构示意图 一般基础布局为: (1)主基坑 1*1*1m,拉锚坑 1.4*1.4*1.5m,基础可深一点。 (2)三个拉线゜,若地形不允许,可±10゜,不宜选在坡太陡的 地方。 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 图 5 主基础结构示意图 一般基础施工: (1)主基坑混凝土浇灌至三角架固定板处,三角架须水平。 (2)拉锚坑混凝土浇灌 60cm 深即可,拉杆朝主基倾斜一定角度。 图 6 拉杆地锚示意图 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 塔影效应与风向标“死区” 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 为减小测风塔的塔影效应对传感器的影响,风速、风向传感器应固定 在由测风塔塔身水平伸出的牢固支架上,传感器离塔体的距离:桁架式结 构测风塔为横向支杆与主导风向成 90 °,横向支杆长度=风杆截面直径*5, 立向支杆长度=横向支杆截面直径*(15~25),测风仪之间有至少 1.5 米的距 离;圆管型结构测风塔为横向支杆与主导风向成 45 °,横向支杆长度=风杆 截面直径*7,立向支杆长度=横向支杆截面直径*(15~25),测风仪之间有至 少 1.5 米的距离。固定传感器的支架应进行水平校正。 图 7 塔影效应示意图 风向标应根据当地磁偏角修正,按实际“北”方向进行定向安装。风向标 死区的位置不能直对盛行风向。死区的方向至少偏离主风向 90°,最好在基 本方位上。死区的方向必须明确并在数据采集器或分析软件中记录,以修 正风向。同时应尽量选择无死区的风向标。 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址: 风脉(武汉)可再生能源技术有限责任公司 TEL: 027-87747808 FAX: 027-87747871 图 8 风向标“死区” 五 测风塔的维护与数据管理 目前风电场测风数据的收集、传输一般采用自动方式,同时还可以远 程监控。 因此,在风电场测风运行期间,应随时注意测风数据、测风设备 运行、数据传输是否正常, 一旦发现异常,应及时进行处理。除了进行远 程监控外,还应定期或不定期到风电场现场对仪器设备进行检查,从测风 记录存储卡上收集原始测风数据。 风电场前期测风一般要持续 1 年以上,因此最好每个月对测风数据进 行初步的整理分析,主要对测风数据完整性、合理性、平均风速、平均风 功率密度、风向分布等进行统计分析,发现测风过程中存在的问题,及时 提出解决的方法和建议。 地址: 武汉市东湖高新技术开发区关山大道光谷软件园 E3 座 1503 室 网址:


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