风电场风能资源测量和评估技术规定

第一章 总 则

第一条 为加强风电场风能资源测量和评估技术管理，统一和规范工作内容、方法和技术要求，提高工作成果质量，根据国家标准GB/T 18709—2002《风电场风能资源测量方法》和GB/T 18710—2002《风电场风能资源评估方法》，制定《风电场风能资源测量和评估技术规定》。

第二条 本规定适用于规划建设的大型风电场项目，其它风电场项目可参照执行。

第二章 风能资源测量

第三条 测风塔位置和数量

1 测风塔安装位置应具有代表性

1） 测风塔安装点应在风电场中有代表性，并且周围开阔；

2） 测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况有负面影响，选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法避开，则要求测风点距离障碍物的距离大于10倍障碍物的高度。

2 测风塔数量应满足风能资源评估要求

测风塔数量应满足风电场风能资源评价的要求，并依据风场地形复杂程度而定。对地形比较平坦的大型风电场，一般在场址中央选择有代表性的点安装1 个70m高测风塔。在测风塔70m和40m高度分别安装风向标测量风向，在10m、25m、40m、50m、60m和70m分别安装风速仪测量风速，在 3m高度附近安装气压计和温度计测量气压和温度。另外，在70m塔周围应再安装3～4个40m高测风塔，在40m测风塔的40m和25m高度分别安装风向 标测量风向，在10m、25m和40m高度分别安装风速仪测量风速。对地形复杂的风电场，测风塔的数量应适当增加。

第四条 测量参数

1 风速参数采样时间间隔应不大于3秒，并自动计算和记录每10分钟的平均风速，每10分钟的风速标准偏差，每10分钟内极大风速及其对应的时间和方向。单位为m/s。

2 风向参数采样时间间隔应不大于3秒，并自动计算和记录每10分钟的风向值。风向采用度来表示；也可以采用区域表示，区域共分为16等分，每个扇形区域含22.5°。

3 温度参数应每10分钟采样一次并记录，单位为℃。

4 大气压力参数应每10分钟采样一次并记录，单位为kPa。

第五条 测量仪器

1 测风仪器设备在现场安装前应经法定计量部门检验合格，在有效期内使用。

2 风速传感器应满足测量范围为0m/s～60m/s，误差范围为±0.5m/s，工作环境温度应满足当地气温条件。

3 风向传感器应满足测量范围为0°～360°，精确度为±2.5°，工作环境温度应满足当地气温条件。

4 大气温度计一般应满足测量范围为-40℃～+50℃，精确度为±1℃的要求。

5 大气压力计一般应满足测量范围为60～108 kPa，精确度为±3％的要求。

6 数据采集器应具有本规定的测量参数的采集、计算和记录的功能，具有在现场或室内下载数据的功能，能完整地保存不低于3个月采集的数据量，能在现场工作环境温度下可靠运行。

第六条 设备及安装

1 测风塔结构可选择桁架型或圆管型等不同形式，高度应接近拟安装风力发电机组的轮毂高度。测风塔应该具备设计安全，结构轻便、易于运输及安装，在现场环境下结构稳定，风振动小等特点；并具备防腐、防雷电要求及配备“请勿攀登”等明显的安全标志。

2 风 速仪、风向标安装时，建议至少安装三层，其中应有一套风速、风向传感器安装在10m高度处，另一套风速、风向传感器应固定在拟安装的风力发电机组的轮毂中 心高度处，其余的风速、风向传感器可固定在测风塔10m的整数倍高度接近拟安装风力发电机组叶片最低位置处。如果条件许可，每隔10m高度安装一套风速、 风向传感器效果更好。

3 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离开塔身的牢固横梁处，与塔身距离为桁架式结构测风塔直径的3倍以上、圆管型结构测风塔直径的6倍以上，迎主风向安装并进行水平校正。

说明：在安装测风设备之前，应收集周围已有测站或气象站的测风资料，分析当地风况特征，了解当地盛行风向，为安装测风设备作准备。

4 风向标应根据当地磁偏角修正，按实际“北”定向安装。风向标死区范围应避开主方向。

5 安装数据采集器时，数据采集安装盒应固定在测风塔上适当位置处，或者安装在现场的临时建筑物内；安装盒应防水、防冻、防腐蚀和防沙尘；数据传输应保证准确。

6 温度计及大气压力计可随测风塔安装，也可安装在附近的百叶箱内。

第七条 数据收集

1 现场测量收集数据应至少连续进行一年，并保证采集的有效数据完整率达到90%以上。

2 数据收集的时段最长不宜超过一个月，收集的测量数据应作为原始资料正本保存，用复制件进行数据分析和整理。

第八条 数据收集质量控制记录

1 应将现场的各种有用信息汇总成现场信息记录表，见表5-1。

2 对所有的测风设备，均应画一张设备安装示意图表，以标明其具体安装方位。见表5-2。

3 每次现场采集数据或检修，均应填写现场检测执行记录表。见表5-3。

4 对每次设备出现的问题应进行分析，提出研究解决的办法，并采取相应的措施进行检修。并填写问题记录表5-4。

说明：对每一个传感器，均应画一张安装示意图，以标明具体安装方位。

第九条 数据整理

1 不得对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减，并应及时对下载数据进行复制和整理。

2 每月收集数据后应对收集的数据进行初步判断，判断数据是否在合理的范围内；判断不同高度的测量记录相关性是否合理；判断测量参数连续变化趋势是否合理。判断参考值见表5-6。

3 发现数据缺漏和失真时，应立即认真检查测风设备，及时进行设备检修或更换，并应对缺漏和失真数据说明原因。

4 经整理形成现场测量逐十分钟原始数据报告，具体格式见表5-7。

5 经整理形成现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告，具体格式见表5-8。

6 将所有未经修改的原始测风数据记录和质量控制记录整理汇总到一起。

说明：

表5-7和表5-8以50m测风塔为例，在50m、30m和10m高度分别安装1个风速仪测量风速，分别安装1个风向标测量风向，在3m高度安装1个温度传感器和1个气压传感器测量温度和气压。如果测风塔高度和传感器安装数量有变化，则上表应进行相应调整。

第三章 风能资源评估

第十条 数据验证

检查风场测风获得的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检验出缺测的数据和不合理的数据，经过适当处理，整理出一套连续一年完整的风场逐小时测风数据。

1 数据检验

1） 应检验测量数据的完整性，包括数据的数量应等于预期记录的数据数量；数据的时间顺序应符合预期的开始结束时间，中间应连续。

2） 应判断测量数据是否在合理范围之内；根据不同高度的测量记录进行相关性比较，判断其是否合理；对各测量参数检验其连续变化情况，判断其变化趋势是否合理。

2 不合理数据和缺测数据的处理

1） 检验后列出所有不合理的数据和缺测的数据及其发生的时间，对不合理数据再次进行判别，挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组。将备用的或经相关分 析，相关系数≥80%的可供参考的传感器同期记录数据，替换已确认为无效的数据或填补缺测的数据。如果没有同期记录的数据，则应向有经验的专家咨询。

3） 计算测风有效数据的完整率，数据完整率应满足≥90%。

3 验证结果

经过各种检验，剔除掉无效数据，替换上有效数据，整理出一套至少连续一年的风电场实测逐小时风速风向数据，注明这套数据的完整率。此外，还应包括实测的逐小时平均气温和逐小时平均气压，按实测数据计算的逐小时湍流强度。

第十一条 数据订正

根据风电场附近气象站、海洋站等长期测站观测数据，用相关分析的方法将验证后的风电场测风数据订正为一套反映风电场长期平均水平的代表性数据，即风电场代表年的逐小时风速风向数据。

第十二条 数据处理

1 应计算风速和风功率密度的月平均、年平均；各月同一钟点平均、全年同一钟点平均。应当注意平均风功率密度的计算是设定时段内逐小时风功率密度的平均值，不可用年平均风速计算年平均风功率密度。

2 以1m/s为一个风速区间，统计每个风速区间内风速和风能出现的频率。每个风速区间的数字代表中间值，如5m/s风速区间为4.5m/s到5.4m/s。

3 计算出在代表16个方位的扇区内风向出现的频率和风能密度的方向分布。风能密度的方向分布为设定时段各扇区的风能密度与全方位总风能密度的百分比。应当注意出现频率最高的风向可能由于风速小，不一定是风能密度最大的方向。

4 风速随高度的变化，推荐用幂定律拟合，应计算风切变指数a 。根据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高度的风速。如果没有不同高度的实测风速数据，风切变指数a 取1/7作为近似值。

5 将处理好的各种风况参数绘制成图形，以便能够更直观地看出风电场的风速、风向和风能的变化，便于和当地的地形条件、电力负荷曲线等比较，判断并确定风电机组的排列方式、风电场输出电力的变化是否接近负荷需求的变化等。

6 图 形主要分为年风况和月风况两大类，其中年风况图包括全年的风速和风功率日变化曲线图、风速和风功率的年变化图、全年的风速频率分布直方图、全年的风向和风 能玫瑰图；月风况图包括各月的风速和风功率日曲线变化图、各月的风向和风能玫瑰图。另外还应包括长期测站风况图，包括与风电场测风塔同期的风速年变化直方 图、连续20～30年的年平均风速变化直方图。

第十三条 风能资源评估

根据数据处理形成的各种参数，对风电场风能资源进行评估，以判断风电场是否具有开发价值。

1 风功率密度

1） 风功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响，是风电场风能资源的综合指标。风功率密度等级达到或超过3级风况的风电场才有开发价值。

2） 3级风况表示10m高度风功率密度范围为150~200 W/m2，年平均风速参考值为5.6m/s；对应的30m高度风功率密度范围为240~320 W/m2，年平均风速参考值为6.5m/s；50m高度风功率密度范围为300~400 W/m2，年平均风速参考值为7.0m/s。

说明：

a) 不同高度的年平均风速参考值是按风切变指数为1/7推算的。

b) 年平均风速参考值与风功率密度上限值对应，按海平面标准大气压并符合瑞利风速频率分布的情况推算。

2 风向频率及风能密度的方向分布

风电场内机组位置的排列取决于风能密度的方向分布和地形的影响。在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向，或两个方向接近相反的主风向。在山区主风向与山脊走向垂直为最好。

3 风速的日变化和年变化

用各月的风速日变化曲线图和全年的风速日变化曲线图，与当地同期的电网日负荷曲线对比；风速年变化曲线图，与当地同期的电网年负荷曲线对比，两者相一致或接近的部分越多越 好，表明风电场发电量与当地负荷相匹配，风电场输出电力的变化接近负荷需求的变化。

4 湍流强度

风电场的湍流特征很重要，因为它对风电机组性能和寿命有直接影响，当湍流强度大时，会减少输出功率，还可能引起极端荷载，最终削弱和破坏风电机组。IT值在0.10或以下表示湍流相对较小，中等程度湍流的IT 值为0.10～0.25，更高的IT 值表明湍流过大。对风电场而言，要求湍流强度IT 值不超过0.25。

5 发电量初步估算

根据当地地形条件、地貌特征和风能资源情况，选择当前成熟的机型初步估算风电场发电量。在扣除空气密度影响、湍流影响、尾流影响、叶片污染、风电机组可利用率、场用电和线损、气候影响停机等各种损耗后，风电场年等效满负荷小时数超过2000小时才具备较好的开发价值。

6 其他气象因素

特殊的天气条件要对风电机组提出特殊的要求，会增加成本和运行的困难，如最大风速超过40m/s或极大风速超过60m/s；气温低于零下20oC；积雪、积冰；雷暴、盐雾、高温或沙尘多发地区等。

第十四条 评估成果

按照以上主要参数和参考判据，对风电场的风能资源做出综合性评估，并编写风能资源评估报告。