中国高海拔地区风能资源特性与风电开发研究
本文摘要:但在云贵地区风电开发建设和运行过程中,却逐渐暴露出一些问题,原因主要在于对高海拔地区气候、风况特性了解不够,风能资源前期评估工作粗放,风电机组可靠性和适应性低。
高海拔地区风的特性
一、风速分布
云贵高原整体西高东低、北高南低,有高山、平坝、峡谷、丘陵、隆升地形,海拔在2000mm-3500m之间,该区域地形基本为南北走向的单一、狭长山体,风速与海拔高度呈一定的梯度变化关系如图2所示,一般情况下海拔越高、风速越大,由于海拔差异大,风速差异大,70m高年平均风速约在6m/s-10m/s之间。
青海省北部和西北部主要为山岭谷地,东部为河湟谷地,西部为柴达木盆地,风电项目拟开发区域海拔一般在2700m-3500m之间,地形为平坦的荒漠、戈壁滩,风能资源分布较平均,差异不大,如图3所示,70m高风速一般在5m/s-7m/s之间,属于低风速区。
二、风切变特征
风切变反映了风速随高度变化的规律,与地形地貌、地表粗糙度、热力稳定度相关,其中,地形地貌对风切变的影响比地表粗糙度更明显,尤其是陡峭地形,在迎风坡和背风坡度大于30%的山脊上,背风侧会出现湍流区,在一定条件下,风速随高度的增加会减小,即负切变。故不同地形、地表及热力稳定度条件下,风切变的大小是有规律可循的。
青藏高原属于平坦的荒漠、戈壁滩地形,地表粗糙度小,风切变较小,一般小于0.12。
云贵高原地区属于高山山岭地形,东部部分山体相对平缓,西部山体陡峭,地表主要分为高山草甸和茂盛植被覆盖两类,大多情况下风切变较小一般小于0.05,但30m-50m高度层易出现负切变现象,主要原因为山体陡峭,低层加速效应,导致高低层风速差异小,故形成较小切变,部分地区因低层加速明显,导致某高度层出现负切变。另外,树林、灌木等植被会引起低层切变很大、高层负切变现象,如下图4、图5所示。
总之,青海地区热力稳定度多不稳定、地表粗糙度小,地形变化不大,故整个区域风速随高度变化不大,切变小;而云贵高原地区地形、地貌复杂,地表植被多样化,风速随高度变化存在一定的规律性但又存在特殊性,分析时需全面考虑各种因素,现场考察尤为重要。
图2 云贵地区风速垂直分布示意图
图3 青海地区风速垂直分布示意图