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由于我国各地不同的风气候而导致的风资源特征差异仍是一个较模糊的问题,而摸清此问题对政府部门制定风电发展规划、开发商遴选风电场址以及风电产业结构布局等具有重要参考意义。本文就代表不同风气候特征同时又是我国典型风资源丰富区的西北地区和东南沿海地区的风资源特性进行对比分析,为能较全面、定量地评估出两类地区的风资源特征差异。本文采用的资料是从位于新疆、内蒙和广东、海南的多个风能测风塔观测资料中选取了4个具有代表性和可比性的测风塔完整一年的观测资料,主要采用概率统计和指标提取计算方法,对各相关参数进行了计算分析,结果发现:
⑴就风速特性而言:a)即使西北和东南沿海两地区的年平均风速相同,但西北地区的年平均风功率密度和年风能密度均显著大于东南沿海地区,其风资源量可大1~2个等级,造成这种显著差异的关键因素是西北地区“大风”速的频率较东南沿海要多;b)“无效风速”的持续时间和出现频率是西北地区多于东南沿海,而“有效风速”持续时间和出现频率则是东南沿海地区多于西北地区;“额定风速”的出现频率则是西北地区多于东南沿海,即西北地区的风力机满负荷运行的持续时间要比东南沿海为长;两类地区均极少出现“切出风速”;c)各测风塔的湍流强度的日变化和年变化较好地代表了各测风塔的下垫面和局地变化特征,并反映了低层(10m)受到下垫面的影响,湍流强度大于高层;两个地区的湍流特征值均属于低湍流强度,但西北地区的风机安全等级要低于东南沿海地区1~2个等级。
⑵就风向特性而言:a)仅用全风速风向频率分布作为风机排布的依据会有较大误差,需将全风速的风向分布划分为“有效”和“无效”风速进行风向的精细化评估,这对实际应用是十分有意义的;b)西北地区和东南沿海地区的风向变差角主要是以小角度变化为主,但西北地区的年平均风向变差角比东南沿海略大1~1.5°;小风向变差角的频率东南沿海略大于西北地区,较大的风向变差角频率,西北地区则明显多于东南沿海。
⑶两个地区不同的风资源特性将影响风电场选址和设计、风机选型以及建成后的运行管理模式,具有重要的现实意义和使用价值。