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1、大基地项目风资源创新技术研究与应用金风科技风能研究院 胡高硕中国 北京2023年10月17日01大基地项目评估痛点和挑战04大基地项目尾流评估及优化02大基地项目风资源评估精度提升03大基地项目机组排布方案寻优ContentsContents01大基地项目评估痛点和挑战04大基地项目尾流评估及优化02大基地项目风资源评估精度提升03大基地项目机组排布方案寻优ContentsContents内蒙古大型新能源基地规划“十四五”重大基地(内蒙古相关)黄河几湾清洁能源基地以外送消纳为主,蒙西中的沙漠、戈壁、荒漠相关建设为重中之重冀北清洁能源基地以本地消纳和外送消纳相结合,涉及乌兰察布和锡盟松辽清洁能源
2、基地以区内消纳为主,直流外送为辅,涉及蒙东新疆240+兵团300内蒙2020甘肃855青海1090陕西1253辽宁410山西200宁夏300河北300吉林730山东200四川140云南270贵州300安徽120广西600湖南100单位:万千瓦2021年国家第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的风光大基地布局第一批以沙漠、荒漠、戈壁地区为重点的大型风电光伏基地建设项目装机规模总计9705万千瓦。内蒙古总规模达2020万千瓦,其中风电占1700万千瓦。七大陆上新能源基地+两大水风光综合基地+五大海上风电基地内蒙古沙戈荒基地规划 2022年年2月国家发改委、国家能源局发布关于印发的通知,提出到2030
3、年,以沙戈荒为重点的大型风光基地总装机规模4.55亿千瓦,其中十四五2亿千瓦、十五五2.5亿千瓦。项目以库布齐、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林沙漠为重点,其他沙漠戈壁、采煤沉陷区为补充。“第一二批风光大基地”、“沙戈荒大基地”节奏梳理11月第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电、光伏基地建设项目清单的通知19个省份,总规模9705万千瓦,投产时间2022年-2023年,内蒙古总规模达2020万千瓦,其中风电占1700万千瓦。存量通道为主,初次划分“沙漠戈壁荒漠”地区(占比44%),目前已全部开工;第二批大基地涉及内蒙古、宁夏、新疆、青海、甘肃等省区(部分)内蒙:总规模1188万,风电508万
4、;(投产时间2023-2024年)风电主要包括:京能乌兰察布岱海发电150万千瓦风光火储一体项目,京能通辽基地,国家能源集团蒙西基地昭沂直流400万千瓦外送项目二期等2月以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案根据方案计划以库布齐、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林沙漠为重点,以其他沙漠和戈壁地区为补充,综合考虑采煤沉陷区,规划建设大型风电光伏基地,到2030年,规划建设风光基地约4.55亿千瓦,其中十四五2亿千瓦;第三批大基地,风电共1465万千瓦(925万千瓦正式清单+540万千瓦预备清单)。大基地项目风资源评估痛点和挑战大基地项目统筹布局,配套送出特点:代表区域:“三北”中高风
5、速区域风速:中高风速,6.58.5m/s湍流:较小机位:点位多,规模大,尾流叠加严重项目容量:30万kW以上,百万、千万级别机组选型:优选大兆瓦机组,节省机位,控制成本。痛点:测风数据代表性不足,资源评估准确性难以保证。点位多,范围大,最优排布方案优化困难。基地尾流影响的评估难度高。1资源评估的准确性2机组选型及排布方案寻优3尾流影响的评估风电基地项目风资源主要关注点及优化方向基地项目范围广,跨度大,地形差异明显,导致资源分布不均测风数据少,覆盖度低测风方案代表性不足规划容量大,范围广,机组排布数量多地形多变,最优排布方案迭代多,寻优难规则排布的项目间尾流影响明显尾流对于机组的影响和方案的优化
6、寻优01大基地项目评估痛点和挑战04大基地项目尾流评估及优化02大基地项目风资源评估精度提升03大基地项目机组排布方案寻优ContentsContents大基地项目风资源评估精度提升解决方案:大处着眼 小处着手新疆十大风区平均风速大极限风速高风切变较小双峰分布K值小湍流小先大后小分八位分析流场重风向峡口中高两侧低风向集中可加密大基地项目风资源评估精度提升解决方案:高质量测风两山夹一谷,峡谷有加速。峡谷宽窄变,风速亦不同。风向随峡谷的开口走向发生偏转组合测风技术在大基地项目的应用10+大基地项目有效应用覆盖平原、丘陵、山地、峡口等地形,主要位于内蒙、青海、河北省。测风数据不足1个完整年 无测风数
7、据 场区资源差异大 中尺度数据偏差大青海上海庙乌兰察布上都兴安盟张家口白城01大基地项目评估痛点和挑战04大基地项目尾流评估及优化02大基地项目风资源评估精度提升03大基地项目机组排布方案寻优ContentsContents大基地项目机组排布方案寻优解决方案自动排布实现目标在点位方案已确定的情况下,进行优势点位选取,确保方案电量最优考虑资源优劣性、限制因素、包括混排方案的点位自动寻优及方案迭代点位固定优选亿平方米级超大场区*1支持海上、陆上风电场支持集中式、大基地项目支持多层图谱千万级场区限制*1支持任意形状场区边界(凹/凸形)支持任意场区限制(房屋、湖泊等)支持最小边界自定义SmartSta
8、rt模拟退火算法限制条件内的制高点自动生成初始排布*2应用案例-发电量最优下的排布机型优化01大基地项目评估痛点和挑战04大基地项目尾流评估及优化02大基地项目风资源评估精度提升03大基地项目机组排布方案寻优ContentsContents大基地项目尾流评估及优化解决方案分析区域内相邻两排机位点的海拔变化较小,可近似认为各机位点尾流前风速是一致的对风速进行还原后,得到全部风机【同时刻并网状态】的对应扇区的平均风速。外围风机风速大于内部风机风速大基地项目尾流评估及优化解决方案分风速段尾流分析:尾流造成的电量损失不是随风速的增加而增加的,近似二阶分布实际风频3D X 15D3Dx15D 大间距排布
9、结合后评估经验远离山体排布设置尾流缓冲区充分利用场区,减小尾流大基地项目尾流评估及优化解决方案大基地项目尾流评估及优化解决方案规避尾流建议:实际尾流评估:尾流损失随排数的变化:第二排风机电量损失骤降,随后损失幅度减缓,从第四排开始尾流损失趋于稳定;尾流损失与风速的关系并非是线性的,为二项分布;大风场尾流模型从宏观角度考虑风机在内部边界层、过渡层及以上的风减速因数。尾流损失仿真结果较常规尾流模型接近实际情况;平原地区大型风电场或周边存在较多已建项目时推荐采用大风场尾流模型评估尾流损失。针对大型风电场沿主导风向有多排规则排布时,3D*12D排布方案尾流损失较严重,若空间允许,且主风向集中,建议机位
10、排布间距至少需3.5D*15D,推荐4D*18D;针对大型风电场沿主导风向有多排排布时,建议在第四排或第五排至少保留18D以上尾流缓冲区,或非等间距排布;开发考虑尾流模型优化的自动排布软件。大基地项目风资源创新技术应用1资源评估的准确性2机组选型及排布方案寻优3尾流评估及优化大处着眼 小处着手大数据应用高质量测风组合测风技术定制化方案多目标机组选型自动方案迭代寻优精准模型尾流评估尾流控制技术缓冲区设计技术革新和数字化平台支持后评估技术雷达测风中尺度技术、虚拟测风塔GoldWRF定制精细流场仿真GoldFOAM云技术三维建模GoldGIS技术数字风电场规划设计一体化平台GoldFarm智能选址平
11、台(APP)FreeMeso十大技术四大平台三维实景精细化工程设计风-载-控精细化分析计算塔架定制化基础定制化GoldLink:智能测风设计管理工具两个工具测风测绘流场仿真定制化选型开发选址后评估工程设计无人机测绘GoldEarth数据平台开发流程数字化风资源分析平台风匠Resmart:智能后评估工具风力发电国际标准IEC 61400-15 ASSESSMENT OF WIND RESOURCE,ENERGY YIELD AND SUITABILITY INPUT CONDITIONS FOR WIND POWER PLANTS风资源评估国家规范的编制 风电场气象观测资料审核、插补与订正技术规
12、范风力发电机组 设计要求风资源评估行业规范的编制微观选址中风资源分析及发电量计算方法陆上风电场覆冰环境评价技术规范在役风电机组性能评价方法技术规范风力发电机组发电量评估折减系数取值方法风资源评估行业规范的审查NB/T 10639-2021 风电场场址选择技术规定NBT 10103-2018 风电场工程微观选址技术规范.NB/T 31147-2018 风电场工程风能资源测量与评估技术规程风资源评估企业技术规范金风科技国内营销中心-风资源技术规范(2021)风电场发电量计算折减系数取值指南)主导及参与1项国际标准、2项国家标准,4项行业标准、2项企业标准的编制、审查工作高可靠性评估-标准先行命运共同体开发商第三方整机商开发商、整机商、第三方构建行业命运共同体重视数据重视人才重视标准谢谢观看金风科技股份有限公司Goldwind Science&Technology Co.,Ltd.