样本选取对于风电场风资源评估的影响研究

李超，马惠群，王守峰，游亮

（山东电力工程咨询院有限公司，山东济南 250013）

在《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710-2002）[1]中规定，逐小时风速为每个小时的平均风速；气象部门则以整点前10 min测量的风速平均值代表这一个小时的平均风速；有的风机厂家在进行风资源评估时则采用逐10 min风速[2-5]作为计算样本。这3种计算方法有何不同呢？本文以山东省某两个风电场作为实例进行研究。

1 风电场简述

选取山东省两个风电场作为计算实例，其中一个风电场为低山丘陵风电场，另一个为海边风电场，二者及气象站的位置见图1。将逐10 min数据作为真实值，计算后两种采样方法的均方根误差[6]，见下式：式中，RMSE为均方根误差，也就是均方差的平方根；E为取期望；N为样本总个数；Xc为不同采样方法的风资源评估计算值；X0为真实值，采用逐10 min计算结果作为真实值。

2 逐月风资源分析

分别计算3种样本选取情况下的逐月风资源情况，见图2，其RMSE值见表1。

图1 测风塔及气象站相对位置Fig.1 The relative positions between the wind tower and the meteorological station

表1 不同取样方法RMSE值Tab.1 RMSE of different samples

图2 三种取样方法计算风资源情况Fig.2 Wind resources of 3 different samplings

由图表可知，逐时计算结果风速与逐10 min计算结果一致，但其风功率密度较整点前10 min计算结果偏差较大。

3 其他风资源分析

同样计算逐时、不同风速区间、不同风向的风资源分析，计算RMSE，见表2。

表2 风资源分析RMSETab.2 RMSE of Wind Resources

4 与气象站的相关性

由于气象站数据一般为逐时数据，因此，逐10 min数据与其样本数不符，无法计算相关性。因此，在本节中仅计算逐时与整点前10 min数据与气象站的相关性，具体结果见表3。

表3 测风塔数据与气象站相关性Tab.3Relationshipbetweenthewindtowerandthe meteorologicalstation

由表3可知，2种采样方法与气象站的相关性有差异，但相差不大，相比而言，逐时风速相关性稍好。

通过两种方法分别计算代表年风速与风功率密度，见表4。

由表可知，两种方法计算得到的代表年风速及风功率密度基本一致，相比而言，整点前10 min计算风功率密度稍大。

表4 不同采样方法代表年风资源情况Tab.4 Wind resources of the representative year in different sampling methods

5 结论

本文以山东省某两个风电场为例，介绍了不同的样本采集方法对于风资源评价的影响。由计算实例可知，不同的采样方法计算结果基本一致，相差不大。逐时风速与整点前10 min风速与气象站的相关性也基本一致，计算得到的代表年风资源情况也基本一致。逐10 min风速最能代表一整年的风资源状况，但是其数据处理量大且无法与气象站进行相关，因此，笔者建议，在进行风资源评估时采用《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710-2002）规定的逐小时平均风速作为采样样本。

[1]GB/T 18710-2002.风电场风能资源评估方法[S].

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