三一重能顏靈偉：大基地項目風(fēng)資源評估不確定因素分析及相關(guān)案例

　　2021年10月17日-20日，2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風(fēng)電設(shè)備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在19日下午召開的風(fēng)資源精細化評估論壇上，三一重能股份有限公司解決方案中心高級營銷技術(shù)經(jīng)理顏靈偉發(fā)表了題為《大基地項目風(fēng)資源評估不確定因素分析及相關(guān)案例》的主題演講。

　　

　　顏靈偉：各位專家大家下午好，我是來自三一重能股份有限公司顏靈偉。

　　

　　第一部分，老生常談聊一聊風(fēng)資源評估過程中的不確定性因素，作為風(fēng)資源工作者，大家每天都在和不確定性打交道，我們無論前期測風(fēng)儀器誤差，還是風(fēng)資源工程師拿到數(shù)據(jù)之后進行異常數(shù)據(jù)的剔除以及剛才幾位專家提到的數(shù)據(jù)插補，都是帶著不確定性，當我們處理完數(shù)據(jù)之后放到常用商業(yè)軟件里邊進行計算的時候，尾流模型，包括CFD計算的一個水平，或者垂直外推的分流模型，以及整機廠家比較關(guān)心的湍流模型，這些都會帶來計算模型上的不確定度，還有一點體現(xiàn)在平時常用的折檢上面，還有功率曲線的表現(xiàn)，以及風(fēng)電場設(shè)計好了之后場內(nèi)的電氣損耗，包括我們的環(huán)境影響以及上網(wǎng)點網(wǎng)限電等等，前幾年因為限電三北停滯了好多年，這些都是影響不確定性的相關(guān)因素。

　　

　　在2019年之后，因為我們?nèi)钡貐^(qū)消納得到了非常好的改善，所以基地項目逐漸成為了我們風(fēng)資源開發(fā)的一個主要的方式，當然很多年前就是基地項目，從2019年到2020年到現(xiàn)在又回歸到三北大基地的評估，但是大基地場區(qū)面積比較大，機位排布比較多，所以出現(xiàn)到不確定誤差的時候帶來損失也是比較大的。

　　

　　現(xiàn)在的開發(fā)有個特點，每天都在趕著跑，我們政府催的時間節(jié)點很緊，為我們前期測風(fēng)工作時間就壓縮的比較短。所以這個時候研究基地項目的不確定性一個分析，是尤其更為重要的，下面結(jié)合一些具體案例進行分析，在結(jié)合案例之前我還是想和各位專家匯報一下三一做的數(shù)據(jù)插補和長期訂正的結(jié)果，相比運達的工作，我們工作量，工作深度淺了一些，我們搜集到了三北地區(qū)25座測風(fēng)時間超過3年以上的數(shù)據(jù)插補和長期訂正實驗，如果使用半年以上的，6個月以上數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)插補，25座偏差率2.9%左右，這是風(fēng)速便差率，在切變和湍流差別比較小了，對于切變和湍流關(guān)系到風(fēng)機載荷的計算，半年以上的數(shù)據(jù)是可以接受的，從風(fēng)速影響發(fā)電量程度來講，半年以上的數(shù)據(jù)，發(fā)電量差100到200個小時，我們認為也是可以參考個的。

　　

　　在長期訂正方面我們使用了9種長期訂正的方法，然后通過結(jié)果來看，因為剛才陳工也講到了，分批分布K值直接影響到發(fā)電量結(jié)果，從算法對比結(jié)果來看，其中比值法，它沒有改變分批分布的形狀，K值的變化比較小，或者說基本上沒有變化，得到的整體偏差來說比較小的，另外我們做長期訂正過程當中，發(fā)現(xiàn)了相關(guān)性比較差的項目，如果我們訂正之后的結(jié)果，還不如直接用完整年的結(jié)果得到偏差更小，所以我們得到另一個結(jié)論，如果它的相關(guān)性比較差的時候，直接用完整性數(shù)據(jù)算的結(jié)果更靠譜一些。

　　

　　下面是關(guān)于風(fēng)數(shù)據(jù)不確定性的一個案例，這個項目是新疆高風(fēng)速項目，在投標階段只有位于風(fēng)場的西北角一座測風(fēng)塔，也是整個場區(qū)最高點，1號測風(fēng)塔，平均風(fēng)速8米39，當然經(jīng)過插補之后的數(shù)據(jù)，從推到機位點，風(fēng)速大概7米到8米之間，其中超過8米每秒風(fēng)速只有兩個機位，大部分廠家選用了面積比較大的三類機型，也有少部分廠家選了風(fēng)速比較高幾個點位選用了二類機型。但是到了項目實際現(xiàn)場微觀選址階段，這時候1號測風(fēng)塔已經(jīng)用了9個月數(shù)據(jù)，又獲得了2號測風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，這個時候1號測風(fēng)塔插補得到9.5的風(fēng)速，我們認為這個場區(qū)風(fēng)速變化太大了，這兩個測風(fēng)塔也不足以代表整個場區(qū)，覺得影響我們前期的選形，我們也購買到了兩個附近氣象站數(shù)據(jù)，進行了一個長期風(fēng)速研究，兩個氣象站數(shù)據(jù)大概有30年的長期觀測，應(yīng)該是28年長期數(shù)據(jù)觀測，通過氣象站及時分布來推算氣象站最大風(fēng)速，進而我們參考氣象站數(shù)據(jù)和測風(fēng)塔實測數(shù)據(jù)推算出了每個機位點的風(fēng)速，50年遇的最大風(fēng)速，36個機位小于40米每秒的，最大的達到44.8%，它在微觀選址階段我們又把它換成了一類的機型。

　　

　　下一個是風(fēng)資源評估遇到更常見的情況，就是因為計算模型不確定性導(dǎo)致發(fā)電量高估或者低估，這個案例是高估，甘肅的丘陵項目，當時只有3座測風(fēng)塔，其他的都在測風(fēng)塔超過3km，很多機位都是在可以看到的范圍之外的。這是我在后期在場內(nèi)業(yè)主又重新補立了7座測風(fēng)塔，一共10座測風(fēng)塔結(jié)果，從3塔結(jié)果和10塔結(jié)果來看，小時數(shù)相差200個多個小時以上，資金內(nèi)部收益率6.58%降低到了4.78%，對于這個項目造成了顛覆性投資決策影響。

　　

　　還是計算模型的不確定性，這是我們經(jīng)?，F(xiàn)在很多人都在研究的尾流低估情況，載荷也會進行低估，對于尾流的影響有兩個方面，一個方面針對我們單機尾流，常規(guī)用的pack模型線性等距模型，我們有一些比較更貼近于實際的模型，當然增加了計算量，另外就是新版WT借用了氣象學(xué)的原理，出現(xiàn)了一些新的模型，當然我們?nèi)恢啬苓@去年也結(jié)合項目對原有的尾流疊加模型進行了考慮范圍上的優(yōu)化改進，推出了三一只有的解決大基地項目的尾流模型，這是對內(nèi)蒙某投產(chǎn)項目的后評估結(jié)果，后評估結(jié)果也有很多不確定性，從數(shù)據(jù)結(jié)果上來看，考慮大規(guī)模風(fēng)機疊加的結(jié)果誤差大概在1%左右，常規(guī)模型誤差是在4到5%左右。

　　

　　前面說的都是資源評估過程中的不確定性，最后分享一下風(fēng)資源工程師也是經(jīng)常做的工作，微觀選址工作帶來的不確定性，還是從具體案例出發(fā)，這是蒙東大基地項目，規(guī)劃總裝機量100萬KW，一共排布了367個機位，它的輪轂高度風(fēng)速6.8%，選用三類機型是沒有問題的，但是我們評估的時候發(fā)現(xiàn)有一些機位布置了不是很合理，我們組織了風(fēng)資源專業(yè)人員對現(xiàn)場進行了因素排查，從排查結(jié)果來看，場區(qū)A限制因素比較多的，經(jīng)過初步的核查由原來70個機位受到影響比較大，不能繼續(xù)使用，場區(qū)B，有一些林地、農(nóng)田，還有牧民獨立房屋這些情況導(dǎo)致40個機位不能應(yīng)用。所以排查下來對整個區(qū)域進行了重新布機，最后總數(shù)A場區(qū)是150個，B場區(qū)119個，總共269個，所以結(jié)合我們項目容量再結(jié)合現(xiàn)在機位限制，最后必須要使用4.2兆瓦以上的機型才能滿足項目總裝機容量需求，項目最終也是由包括三一重能4家單位進行了組機提供，包括4.5兆瓦機型，4.8兆瓦機型以及5.0兆瓦機型。

　　

　　針對我以上一個分享總結(jié)和建議。首先測風(fēng)時長不夠，和測風(fēng)塔代表性不足，代表計算模型和風(fēng)數(shù)據(jù)不確定性，導(dǎo)致評估過高或者過低，評估過高使得業(yè)主投資決策不了樂觀，過低的時候過于悲觀，我們現(xiàn)在資源越來越少，還是要盡量去多做一些項目，又有3060這個目標在后邊推動著，所以導(dǎo)致悲觀也不好，導(dǎo)致我們廠家選型過于激進，導(dǎo)致安全性出現(xiàn)問題，也不是很好的結(jié)果。

　　

　　第二點，傳統(tǒng)的常規(guī)尾流模型不再適用打擊敵項目多機位尾流疊加效應(yīng)，我們業(yè)內(nèi)有很多機構(gòu)在做，但是好像關(guān)于湍流這沒有過多研究，我也是提一下，這塊應(yīng)該有更多研究。

　　

　　第三，相比南方山地項目，三北地區(qū)項目沒有那么多限制因素，但是從實際項目來看，它們同樣有很多選址的限制因素，對于現(xiàn)場微觀選址也是比較重要的。

　　

　　最后提幾點建議。第一，很多年都在提的，要重視測風(fēng)選址和微觀選址工作，說是這么說。我們有很多業(yè)主受于壓力，不得不把工作壓縮。第二，關(guān)于大基地項目限制性因素排查問題。第三，也是行業(yè)和風(fēng)資源專委會現(xiàn)在正在做的事情，通過風(fēng)資源的精細化評估，包括前面專家講到的WRF降尺度方法，以及CFD方法，以及尾流模型改進方法，來把風(fēng)資源不確定性降到最低化，來為我們投資決策做參考。

　　

　　（根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核）