2021年10月17日-20日，2021北京國際風能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會以“碳中和——風電發展的新機遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“國際成熟風電市場發展動態及投資機會”“國際新興風電市場發展動態及投資機會”“風電設備智能運維論壇”“碳達峰碳中和加速能源轉型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。

　　

　　在19日下午召開的風資源精細化評估論壇上，新疆金風科技股份有限公司風資源主任工程師薛浩寧發表了題為《基于多數據源的風資源模型仿真與訂正》的主題演講。

　　

　　薛浩寧：大家下午好，我是來自金風科技從薛浩寧，我分享的題目是“基于多數據源的風資源模型仿真與訂正”，這個題目屬于在役風電場風資源評估范疇，接下來將我們做的相關研究和探索與各位進行分享。

　　

　　先看第一部分，我們國家針對老舊風電機組的一些政策，首先來看能源局的《風電機組更新、技改、退役管理辦法（初稿）》，這一政策涉及三種項目形式，包括更新項目、技改項目和退役項目：更新項目適用運行超過15年的項目，增容更新原則上不超過原項目2倍，電價要延續之前合理利用小時數的政策，即原容量還可以繼續按照合理利用小時補貼，超過不能再補貼；技改項目適用達到20年壽命的機組，可以通過一些技改方式讓機組延壽運行，政策規定只可以延壽一次，期滿后不能再延壽運行；退役即退出運營并進行生態修復。目前這個政策還沒有發布，可能會有一些變化。

　　

　　再來看一下寧夏發改委發布的《關于開展寧夏老舊風電場“以大代小”更新試點的通知》，包含等容和增容更新，要求使用3兆瓦以上的機組，政策中規定等容更新要簡化流程，延續電價政策，增容更新參照新建項目的實施流程，還要求要加大配套支持和項目儲能一些要求。

　　

　　老舊風電場的政策發布肯定會推動老舊風電場更新、技改工作的開展。根據統計，現在市場上1.5兆瓦以下的老舊風電場中，20年以上達到28.6萬千瓦，15-20年達到75.9萬千瓦，10-15年風電場裝機822.8萬千瓦。

　　

　　這些風電場主要分布在哪兒？運行10年以上老舊風電場主要集中在三北地區，運行15年以上的老舊風電場也是集中在三北地區，均是風資源較好的區域。

　　

　　這些老舊風電場運行上大概率會存在一些問題，包括發電能力差、安全可靠性低、經濟性差。如果對于這些項目進行更新和技改，風資源評估作為其中不可或缺的一環。延續剛才說的政策命名，更新項目指全部或部分拆除老舊機組，技改指通過一些手段使老舊機組延壽運行。

　　

　　風資源的重要性主要體現在幾個方面包括安全性、經濟性和準確性。在役風電場風資源評估屬于風資源再評估，會對風資源評估環節提出更高的要求。風資源評估過程中，在役風電場特有的數據包括：scada數據、功率塔數據、產能數據、運行表現等，但是現行的風資源評估標準并沒有覆蓋到在役風電場評估。再加上數據存在很多問題，包括機艙數據問題，機艙數據風速風向受到干擾，數據缺失，前期測風塔時間久遠代表性不足，或是前期有的根本沒有測風等問題，我們提出了在此種場景中使用多數據源進行風資源模型仿真和訂正，保證在役風資源場評估更加準確。

　　

　　金風科技這么多年積累了大量的數據能夠為在役風電場提供支撐。第一，全國范圍的10000多座測風塔數據，能夠支撐在役風電場風資源評估。第二，虛擬測風塔數據，能夠快速生產近似于測風塔的完整年的測風數據并經過剛才提到的實測測風塔數據的訂正；第三，后評估數據，截止現在金風科技積累了300多個項目詳細的后評估案例，這些案例的數據已經集成到“風巽”平臺，能夠隨時調用，能夠為折減系數、風險把控、準確性提供支撐；第四，機艙數據，金風的數據庫中儲存了40000多臺機組的數據，這些數據形成了獨特的氣象數據源為風資源評估提供支撐；第五，激光雷達，我們能夠使用激光雷達提供短期快速的綜合測風方案，降低風險。

　　

　　前面說到了關于機艙風速風向的問題，接下來看一下機艙風速和風向訂正，先看風向訂正，這是簡單的項目，可以使用相關性訂正，可以采用測風塔、中尺度數據，或者采用功率測試塔數據。那么對于地形復雜項目，風向在不同點位很可能出現偏轉，這個項目的廣東一個項目，可以看到前期測風塔在不同山梁的風向均出現了偏轉，針對此類項目可以使用機組間運行特征進行訂正。可以看到訂正完成后，機組在不同的山梁風向均出現了偏轉，能夠很好的還原每臺風機的風向。

　　

　　說完風向，來看一下風速修正，相對于風向修正風速的修正比較復雜。這是內蒙的一個案例，距離測風塔比較近的兩臺機組，同時刻自由發電狀態下，兩臺機組采集風速相差0.56米/秒。剛才的案例測風塔離的比較遠，來看一個測風塔離的比較近的新疆項目，離測風塔比較近的6臺機組雖然他們的風速相關性都非常高，但是可以看到這6臺機組同時刻自由發電狀態下采集的風速最大偏差達到了0.24米/秒。

　　

　　我想說的是，如果我們使用同一個NTF進行機艙風速還原，會引入更大的偏差。那么到底什么因素影響了風速和風向？第一，機組間風速儀多年運行后的性能下降，對于老舊風電場這種情況會更加明顯；第二，葉輪轉動對于風速儀的影響；第三，風速儀的安裝位置不同受到的影響也不同。

　　

　　剛才講到兩臺機組風速差異很大，功率曲線的表現也是對于風速儀采樣準確性的一個佐證。兩臺機組首先經過插補，經過訂正后差異從0.51m/s降低到0.14m/s，全場風機訂正后也會看到整體的趨勢較不訂正要平滑很多。

　　

　　剛才講到了機艙風速風向的修正，如果我們采用IEC61400-12-1的方法進行全場風機機艙風速風向的訂正，在時間、成本、技術上均無法滿足要求；基于機組運行特征的方法修正機艙風速風向能夠快速還原機艙風速風向為風資源評估提供支撐。

　　

　　有了機艙風速風向的數據，同時結合測風塔數據、機艙風速風向數據、中尺度數據進行多數據源的仿真測試，找到仿真風速最準確的組合方法。

　　

　　以下會涉及到一個案例：

　　

　　地點是在內蒙，地形簡單的項目，使用GW77機組，運行將近10年，測風塔有1座。接下來我們以此為案例講解進行多數據源的風資源模型仿真和訂正的過程。

　　

　　首先來看單獨使用7001測風塔進行仿真，考慮尾流后的仿真風速與修正后的機艙風速對比，顯示在B區存在明顯的高估，通過freemeso中尺度圖譜可以看到在B區風資源確實較測風塔附近要低，中尺度數據和仿真結果的差異是一致的。那么在B區加入虛擬測風塔，使用7001和虛擬測風塔作為輸入數據進行仿真可以看到，B區高估的情況有所降低，但仍存在一定的差距。在B區加入4B13機組風速風向數據，使用7001測風塔和4B13機組輸入作為數據進行仿真可以看到，B區高估的情況基本得到解決，整體的風速差異從0.25m/s降低到0.05m/s，準確的仿真了整場的風速分布。

　　

　　使用機組數據仿真金風科技風資源團隊也進行了多個項目的測試，此項目是一個丘陵案例，一座測風塔位于廠區邊緣，只使用測風塔仿真可以發現仿真的發電量與實際的理論發電量存在較大的差異，如果我們使用不同的機組數據組合，放到仿真模型里可以看到與實際理論發電量已經非常接近了，也就是說用合理方法去還原機組風速風向，機組數據是能夠作為測風塔來使用的。

　　

　　除了使用測風塔、機組數據、虛擬測風塔數據進行仿真，我們也嘗試了采用中微尺度耦合建模的方式進行風資源仿真。網格大小為3kmX3km，得到網絡中心點200m高度風速，帶入到WT中進行流場仿真，再結合修正后的機組數據進行相關性擬合，最終得到該區域的風圖譜。可以看到中微尺度耦合建模的方式能夠很好的仿真場區的風資源情況。此種方式有個優勢是沒有用測風塔的數據作為參照。

　　

　　進行一下總結，在役風電場風資源評估項目已經在可再生能源專家委員會進行了立項，并召開了啟動會，項目分了4個子課題，包括機組自由流風速還原，機艙數據風參提取，多數據源應用，以及驗證項目。

　　

　　這個項目的目標是依據前期風資源評估標準，綜合在役風電場的數據特征，形成在役風電場風資源參數評估的方法，并在實際項目案例中予以驗證。

　　

　　金風科技通過對在役風電場風資源評估的研究和實踐，建議合理利用機艙數據，機艙數據能夠很好表征全場風資源情況，為仿真的準確性提供參考，應嘗試使用中尺度和微尺度耦合建模方式，在無測風塔情況下的風資源模擬仿真；最后，希望通過我們的努力為老舊風電場更新、技改提供更加準確的風資源評估，促進存量風電項目提質增效。

　　

　　謝謝大家。