四、风向

 

　　云贵高原常年西南季风，西部风能资源好于东部。我国南方大部分地区气候受青藏高原影响较大，冬季西风气流遭阻挡，分为南北两支，形成北脊南槽的环流形势;夏季，西南季风向北推进时，受阻于青藏高原分为两支，一支向西，另一支沿山脉走向，流向中国，扩大西南季风的影响范围。故云贵地区风向高度集中在SW、WSW，非常利于风能资源的充分利用。图11为云南地区主风能风向示意图。

 

　　青藏高原冬季为冷源，边界层里常出现冷高压，高原北部盛行西风，南部盛行东风;夏季相反，青藏高原为热源，边界层里多出现热低压，高原北部盛行东风，南部盛行偏西风。图12青海北部地区主风能风向示意图。

 

 

　　(1)风向高度集中，进行微观选址设计时，应尽量加大平行于主风能风向间间距，适当减小垂直于主风能风向机组间间距，尤其单列机组;

 

　　(2)风向高度集中，风质量好，偏航控制策略损失小，综合折减系数高。

 

　　五、风险因子

 

　　(一)冰冻

 

　　下图13为云、贵、四川、青海等气象基本站1971年-2000年年平均相对湿度分布图，云南地区相对湿度范围在60%-80%之间，滇南湿度大于滇北，这主要与西南季风带来的暖湿气流相关;贵州西部及四川中部湿度较大，相对湿度基本大于80%，四川西部相对湿度呈减小趋势，范围大概在50%-65%之间;青海省盆地地形相对湿度较小，一般小于30%，高原地带相对湿度在50%-65%之间。

 

　　可见，云贵高原地区相对湿度大，年平均相对湿度在70%以上，尤其高原东部的贵州地区湿度基本在80%以上，易形成冰冻、凝露等现象。

 

　　通过已运行的贵州某风电场实时监测数据，见下图14和图15，云贵地区风电场面临以下几个问题：(1)目前大多测风塔测风仪无加热装置，冰冻期数据基本无效，尚无客观有效的方法进行有效订正，给风能资源评估工作带来一定的不确定性;(2)风电机组舱顶测风仪器易冻结，导致机组控制系统失灵;(3)叶片结冰后，造成叶片翼型改变，机组出力明显下降，同时影响叶轮的平衡，致使机组故障停机，造成发电量损失;(4)结冰会影响机组载荷变化，增加部件疲劳损伤或倒塌，存在很大的安全性问题。故在云贵高海拔地区进行风能资源评估工作时，应充分考虑冰冻因素并进行相应的风险评估，以保证机组的安全运行。

 

　　(二)阵风

 

　　在风电场实际运行过程中，发现云南高海拔项目地区存在一种特殊的现象，即风速在短时间内突增或突减，根据风速变化特点，本报告简称该现象为“阵风”，下图16为云南某风电场2月份运行机组记录到的“阵风”出现时段分布图，可见，在12:00-20:00时段出现比较集中，2月9日出现频次最高;“阵风”出现有一定的周期性，并非每日都会出现，有一定的间歇期，应该与天气系统周期性变化相关，后期可获取更长序列数据进行研究分析。

 

　　选取“阵风”出现频次较高的2月9日每7s间隔实测风速数据进行分析，见下图17，红色代表风速每7s间隔风速日变化曲线，蓝色代表前后间隔风速距平变化曲线，可见，0:00-10:00之间风速相对小些，风速瞬时变化小，而10:00-18:00期间，风速较大，风速突变明显;风速前后距平风速差主要在1m/s-3m/s之间，最大达8m/s，风速短时间内变化大。

 

　　风速、风向短时间内的突变，会导致风电机组偏航频繁，风电场经常出现尖峰出力现象，出力波动大，这对机组正常运行及载荷带来很大的不确定性，应予以重视并采取控制风险措施。而高原气象很复杂，动力、热力及特殊地形的多重作用，形成高、低空急流、西南涡等特殊的天气系统，要探究“阵风”现象的成因则需要更深入、更全面、专业的研究，后期将对该区域通过测风监控、长序列运行数据收集、天气系统监测等一系列手段深入研究，为机组研发设计及风电场安全运行提供更好的解决措施和方法。
 

图9 地形粗糙度对风流的影响


图10  青海地区湍流日变化示意图


图11 云南地区主风能风向示意图


图12 青海北部地区主风能风向示意图