较大区域内风资源特性分析

罗芳LUO Fang

（宁夏新能源研究院（有限公司），银川750001）

1 风速的日变化

宁夏地区风电场风速有明显的季节性变化，最大风速大多出现在春季3、4、5 月份，最小风速大多出现在秋季9、10 月份。选取大风月（4 月份）和小风月（9 月份），分析各风场日变化曲线之间的关系。

1.1 大风月日风速变化关系

从图1 可以看出，由于局地气候和地形的影响，各风场日变化曲线位于平均值上下小范围浮动，左旗春季处于强大的蒙古高气压前缘，是高低气压的过渡带，因此风力较强，大水坑次之，海原和红寺堡波动幅度较小。

在大风天气的影响下，各个测风塔4 月份日风速波动趋势相似，形成一个规律的、连续几日的风速变化周期，表现出明显的相关性。如4 月1 日至4 月7 日，4 月18 日至4月22 日，4 月22 日至4 月30 日。在4 月7 日至17 日各风场风速变化无规律，一个地方风速较高，而另一个地方风速较低，没有相关性。

从表1（a）中可以看出左旗最先受到大风天的影响风速开始增大，依次为红寺堡、大水坑、海原的风速开始增大；四座测风塔均在4 月4 日和5 日到达一个风段的峰值，风速在19m/s 左右，左旗历时最长，红寺堡历时最短。

从表1（b）中可以看出仍然是左旗受到大风的影响最大，其最先回落到最小值；海原次之，红寺堡和大水坑也随后相继回落。大水坑回落的历时最长，海原的回落时间最短，从最大风速历经12 个小时就到达最小风速。在整个大风时段内，大水坑的大风时段周期最长，主要历经在回落时间内；左旗次之，海原曹洼距受到的影响较弱，整个大风时段历时最短。

图1 各测风塔70m 高度4 月份日风速变化曲线汇总图

图2 各测风塔70m 高度9 月份日风速变化曲线汇总图

1.2 小风月日风速变化关系

从图2 可以看出，在小风天气的影响下，各测风塔主要受到局地的气候环境和地形以及日交替变化的影响，故风速呈现出明显的不相关性。在左旗测风场风速出现峰值的时间段内，是海原曹洼测风场出现风谷的时间段，在红寺堡测风场风速出现峰值的时间段内，即是大水坑测风场出现风谷的时间段，风资源在整个区域内存在相互补充的关系。其在9 月1 日至23 日之间各测风塔的平均风速在3.12m/s（大水坑风电场）到6.32m/s（左旗测风塔）之间，平均风速相差3.2m/s，各风场月平均风速差异较大，日变化曲线明显具有不相关性，且单个风场的变化波动幅值较大。

表1 各测风塔大风月份（4 月）大风天气风速变化

图3 各测风塔70m 高度10 分钟平均风速的变化率

2 各测风塔10 分钟平均风速的变化率

从图3 可以看出，各测风塔70m 高度10 分钟平均风速的变化率在0～10%之间的概率为67～81%；在10～20%之间的概率为14～24%；在20%以上的概率为4～7%，即10分钟平均风速的变化主要集中在0～20%之间。

3 各测风塔10 分钟平均风速分布

表2 各测风塔10 分钟平均风速分布百分比

表2 是各测风塔10 分钟平均风速分布所占的百分比例，从表中可以看出，风速主要分布在3～10m/s 之间，其中3～7m/s 之间所占的比例最大，一年中小风的比例在9～23%之间，即各测风点一年（8760 小时）有788 小时至2015 小时处于风电机组切入风速以下。一年中风速≥12m/s 的比例为4～11%，即各测风点一年（8760 小时）有350 小时至964 小时处于风电机组额定风速以上。

表3 整个测风区域10 分钟平均风速分布百分比

表3 是四座测风塔同时满足风速区间的百分比，从表中可以看出，4 个地区的风速同时处于切入风速以下的百分比是1.27%。4 个地区的风速同时处于12m/s 以上且不超过切出风速的比例为0.56%，也即全年共有49个小时整个测风区域的风场可以达到满发。根据计算同时满足风速≥12m/s 的时段主要分布在3 月、4 月和5 月份，占30 个小时，其余19 个小时分布在6 月、7 月和11月份。

4 结论

从以上分析可以得出如下结论：

①风速在大风天气时段，区域内风速变化具有明显的相关性；风速在小风天气时段，区域内风速的变化具有明显的不相关性。

②由于风电场之间的地理分散效应，不同位置风电场的风峰和风谷到达时间不同。

③多个风电场同时处于小风（低于风电机组切入风速）的时段全年所占比例低，约为1.27%。多个风电场同时处于大风（风电机组额定风速-切出风速）的时段全年所占比例极低，约为0.56%。