森林地区风力发电产量的预测

newmaker    来源：Renewable Energy Focus

欢迎访问e展厅 展厅 3 风力发电机展厅 风力发电机,... 最新一代的涡轮风力发电机能够在一些10~15年前根本不可能的地区进行可盈利的生产。大型的转子和较高的塔座提升了轮毂的高度及收益率，但是目前这一创新只能够在沿海地区实行。因此，在森林等地区开发风力发电项目，成为了一个更切实际并具有吸引力的命题。 根据德国生态经济研究学会（IOW）和弗莱堡大学可再生能源研究中心（ZEE）最近进行的一项研究表明，事实上，一台传统的2MW涡轮风力发电机通过其20年的平均使用寿命能够为当地的经济创造220万欧元的经济价值。然而，可靠的风力发电产量预测对于确保最终的电力生产能够符合预期来说是十分必要的。 为了得到可靠的产量预测，测量和仿真模拟技术需要将树木可能会造成风力湍流以及山脉地形的复杂性等相关因素考虑在内。 对一个地区的风力发电利润率进行可靠的评估，一般都需要进行风力资源测量，这对于一些没有可对比数据的项目来说特别有必要。FGW是一家德国可再生能源协会，该协会使用装有杯形风向标和风速计的测量桅杆进行长期的测量。 新一代的涡轮风力发电机的轮毂高度达到了140米，FGW建议测量桅杆必须延伸到至少三分之二轮毂的高度。这意味着即使最低的桅杆高度也将达到100米。作为银行提供担保的数据，对更高测量桅杆的需求也在逐渐上升。在树木较高的森林地区，树木对气流会造成一定的影响，因此，在接近轮毂的高度进行测量也变得更为常见。 达到更高的高度 在40~250米的高度，测量桅杆所收集的数据可以作为激光雷达（LIDAR）技术的补充。激光雷达（LIDAR）技术的地面设备会向大气中发出激光脉冲，然后使用检测器分析激光的反向散射体。所得到的频率变化和信号返回时间可以用于确定风速和风向。 当高度大于100米时，激光雷达（LIDAR）系统得到的数据将与由风速计测量得到的数据进行对比。基于校准，然后，可以推断出风力资源的情况以及计划建设的风力涡轮机上部转子高度和预期的电能产量。 模拟风力的条件需要考虑到地形的因素，这是分析电力产量的另一个步骤。基本上，以下是两种可行的方法： ● WAsP软件应用于二维（2D）分析； ● CFD软件应用于三维（3D）分析。 然而，具有成本效益的2D仿真模型能够在低地地区得到较为准确的结果，而3D仿真程序则是常用于在山坡等较高、预计电力产量较大的地区进行风力资源的评估。最后，越是陡峭崎岖的地形，2D的预测越是会产生偏差。 对于陡峭地形的计量说明，TüV SüD公司使用RIX值来进行分析，使用一个0~15的值来表明物体周围的区域内的陡度超过固定值的百分比。 如果RIX值在0~5之间，那么可以使用2D分析来进行预测。当RIX值达到6~10之间时，必须考虑需要使用一定的修正定义规则和调整参数，从而避免风速和电力产量的预估产生偏差。 当RIX值达到10以上时，则需要考虑使用更复杂和更昂贵的3D分析技术。这样，即使是在更复杂地形的地区，也能够提高对产量预估和进行可靠并具有成本效益产量分析的准确性。 在森林的深处 风力发电场到森林边缘的距离，也在选择预测电力产量的模拟模型中起到了重要的作用。这里的关键因素是‘渗透深度’。 如果风力发电场到森林边缘的距离在一公里以上的话，2D模拟就会变得不准确，因为树木会影响风力的大小。在这些地区只有采用3D模拟分析，才能够得到逼真的模拟结果。 TüV SüD公司所提供的服务包括具体地点的RIX值精确分类，以及渗透深度调查。基于所获得的结果，该公司将决定哪种分析方法能够在可接受的成本范围内得到足够准确的结果。由于具体地点的风向和频率在分析中是确定的，因此由于风向的改变，潜在的风能产量也会产生差异。 动荡的岁月 在森林中高于90米（大约两到三倍树木的高度）的地方进行测量，也需要考虑到树木所引起的风力湍流，风力湍流所产生的力量会影响涡轮风力发电机的稳定性。 在一份专家报告中指出，对风力湍流的评估，对于研究它是否会在风力发电场计划方面，或对涡轮风力发电机本身造成影响是非常重要的。 风力湍流会对即使是最现代的轮毂高度达140米、转子直径达到100米的涡轮风力发电机的叶片和转子产生影响。更糟的是，涡轮风力发电机本身也会在风吹过转子给它额外的旋转能时在背面两侧（挡住风的两侧）产生湍流。由于这一点，在涡轮风力发电机背面的两侧必须保证具有一定的间隙以避免利润的损失。 在涡轮风力发电机或风力发电场获得许可证之前，必须出具一份对项目潜在影响的专家分析报告。这将能够解决噪音排放、阴影闪烁和冰块脱落等其他因素所造成的问题。由于森林风力发电场一般位于远离住宅区的位置，噪音排放和阴影闪烁大多可以忽略不计。但是，专家们必须确保在附近森林区域工作的人员或远足的人员不会被掉落的冰击中或产生危险。此外，涡轮风力发电机所形成的冰块也可能会降低发电量，专门的除冰系统可用来防止这一点。 德国和其他国家对于森林地区用于部署涡轮风力机的法规具有很大的差异，然而项目必须逐个进行评估，并考虑到相关的环境法律和保护自然环境等方面。 应该指出的是，得到社会和广大公众的认可成为了一些森林风力发电项目的挑战。最好的办法是，在项目开发的早期阶段就让广大民众参与进来，以消除任何可能产生的冲突。 从正面看，无论是在整体价值链上的积极影响，还是对当地市政府收益的认可，市民投资风力发电项目的趋势越来越明显。比如在北弗里斯兰，大约90％的风力发电场都是由政府合作经营的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/22/2013)