新疆不同区域风电场风能资源对比分析

肖 杨

(水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 项目区场址及测风概况

新疆生产建设兵团第九师一六五团50MW风电场项目拟建于塔城地区第九师一六五团境内。风电场位于塔巴哈台山和齐吾尔喀叶尔山之间，一六五团距额敏县直线距离约75km,通过S210省道从额敏县可直达一六五团场。风场场址高程约为930～1245m。布尔津山口200MW风电场一期49.5MW项目拟建在布尔津克孜勒塔斯。风场场址高程约为550～612m，场址位于新疆九大风区之一的额尔齐斯河河谷风区，地处阿尔泰山山脉和塔尔巴哈台山、萨吾尔山之间的河谷地带，是冷空气进入新疆的通道。

新疆一六五团风电场设一座80m高测风塔，在塔上10m、40m、60m、80m 4个高度进行风能资源实测。新疆布尔津山口风电场设一座70m高测风塔，在塔上10m、30m、50m、70m 4个高度进行风能资源实测。两个风电场所在项目县气象条件见表1。

表1 风电场所在县气象条件

由表1可以看出，额敏县多年平均气温、多年极端最高温、多年平均降水量比布尔津县分别高出10.42%、4.82%、87.5%。布尔津县多年极端最低温、多年平均风速、最大积雪深度分别较额敏县高出8.52%、40.22%、60.82%。多年平均大气压和最大冻土深度两县数据基本一致。

2 各月及年平均风速的对比分析

从额敏县和布尔津县风电场所在气象站年平均风速情况(见图1)可看出，布尔津县、额敏县气象站近30年(1980—2009年)平均风速分别为3.48m/s、2.16m/s，近20年(1989—2009年)平均风速分别为3.17m/s、2.0m/s，近10年(1999—2009年)平均风速分别为2.75m/s、2.05m/s。1985年以前，两处风电场所在县平均风速较大，呈逐年减小趋势。1985—1992年，年平均风速略有下降，呈上下波动变化，幅度不大。1992—1998年两处风电场所在县平均风速再次略微下降，在1998年后风速略有增大，但逐渐趋于平稳。两处风电场近10年风速下降比较明显，额敏县较近30年平均风速下降6%，布尔津县下降较大，为21.2%，是因为近年来全球气候变暖，亚洲纬向环流加强、经向环流减弱，亚洲冬季和夏季风减弱致使我国中高纬度地区冷空气南下次数减少，与我国平均风速减小有密切联系[1]。此外，气象站周围绿化、建筑物逐渐增多也是原因之一[2-3]。

图1 风电场所在县气象站年平均风速变化情况

3 风速和风功率密度对比分析

一般情况下，在距离100m高度内的近地面层，风速与高度成正相关关系，呈指数增大规律[4](见表2)。额敏县一六五团风电场平均风速随高度的变化略小于布尔津县山口风电场，平均风功率密度随高度的变化明显小于布尔津县山口风电场。额敏县一六五团风电场60m高度处比40m高度处的平均风速、平均风功率密度分别大0.30m/s、25.38W/m2，80m高度处比60m高度处的平均风速、平均风功率密度分别大0.01m/s、6.03W/m2。布尔津县山口风电场50m高度处比30m高度处的平均风速、平均风功率密度分别大0.26m/s、78.4W/m2，70m高度处比50m高度处的平均风速、平均风功率密度分别大0.16m/s、38.8W/m2。

表2 测风塔实测平均风速年际变化情况

两个风电场全年可发电(见图2、图3)，平均风速和平均风功率密度年际变化规律一致，额敏县一六五团风电场平均风速及平均风功率密度在11月达到最大，而布尔津县山口风电场平均风速及平均风功率密度在5月达到最大，两处平均风功率密度年内变化呈正弦曲线状。布尔津县山口风电场各高度平均风速均大于额敏县一六五团风电场各高度平均风速。

图2 风电场测风塔实测平均风速年际变化情况

图3 风电场风资源要素风功率密度年际变化情况

4 风速和风能频率分布的对比分析

经对两个风电场风速和风能频率分布直方图(图4)进行分析，额敏县风电场80m高度2～10m/s风速占比为73.84%，风能占比为54.39%。80m高度11～22m/s风速占比为7.63%，风能占比为45.31%[5]。布尔津县山口风电场70m高度3～10m/s风速所占比例为64.14%，风能所占比例为28.02%。70m高度11～24m/s风速所占比例为22.60%，风能所占比例为71.98%。10m/s以上平均风速段，布尔津县山口风电场明显大于一六五团风电场。说明布尔津县山口风电场10m/s以上大风出现的时数多于一六五团风电场，因此布尔津县山口风电场风的能量也相对较大，大风速段上的频率高。由图还可见风速频率的峰值与风能频率的峰值有差异，且风能频率峰值较风速频率峰值有所推迟，额敏县一六五团风电场风速在8～12m/s时，风能频率出现峰值，布尔津县风电场风速在10～15m/s时，风能频率出现峰值。

图4 风速风能频率

5 结 论

本文以新疆额敏县一六五团和布尔津县风电场风能资源为研究对象，从气象条件，各月及年平均风速、风速和风功率密度、风速和风能频率分布等方面全面分析两处风资源情况，经过比较，布尔津县风能资源更优，为今后开发风能资源提供了数据支撑。