2021年10月17日-20日，2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2021）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京。

　　

　　本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。

　　

　　在19日下午召開(kāi)的風(fēng)資源精細(xì)化評(píng)估論壇上，新疆金風(fēng)科技股份有限公司風(fēng)資源主任工程師薛浩寧發(fā)表了題為《基于多數(shù)據(jù)源的風(fēng)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(lái)自金風(fēng)科技從薛浩寧，我分享的題目是“基于多數(shù)據(jù)源的風(fēng)資源模型仿真與訂正”，這個(gè)題目屬于在役風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估范疇，接下來(lái)將我們做的相關(guān)研究和探索與各位進(jìn)行分享。

　　

　　先看第一部分，我們國(guó)家針對(duì)老舊風(fēng)電機(jī)組的一些政策，首先來(lái)看能源局的《風(fēng)電機(jī)組更新、技改、退役管理辦法（初稿）》，這一政策涉及三種項(xiàng)目形式，包括更新項(xiàng)目、技改項(xiàng)目和退役項(xiàng)目：更新項(xiàng)目適用運(yùn)行超過(guò)15年的項(xiàng)目，增容更新原則上不超過(guò)原項(xiàng)目2倍，電價(jià)要延續(xù)之前合理利用小時(shí)數(shù)的政策，即原容量還可以繼續(xù)按照合理利用小時(shí)補(bǔ)貼，超過(guò)不能再補(bǔ)貼；技改項(xiàng)目適用達(dá)到20年壽命的機(jī)組，可以通過(guò)一些技改方式讓機(jī)組延壽運(yùn)行，政策規(guī)定只可以延壽一次，期滿(mǎn)后不能再延壽運(yùn)行；退役即退出運(yùn)營(yíng)并進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。目前這個(gè)政策還沒(méi)有發(fā)布，可能會(huì)有一些變化。

　　

　　再來(lái)看一下寧夏發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于開(kāi)展寧夏老舊風(fēng)電場(chǎng)“以大代小”更新試點(diǎn)的通知》，包含等容和增容更新，要求使用3兆瓦以上的機(jī)組，政策中規(guī)定等容更新要簡(jiǎn)化流程，延續(xù)電價(jià)政策，增容更新參照新建項(xiàng)目的實(shí)施流程，還要求要加大配套支持和項(xiàng)目?jī)?chǔ)能一些要求。

　　

　　老舊風(fēng)電場(chǎng)的政策發(fā)布肯定會(huì)推動(dòng)老舊風(fēng)電場(chǎng)更新、技改工作的開(kāi)展。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在市場(chǎng)上1.5兆瓦以下的老舊風(fēng)電場(chǎng)中，20年以上達(dá)到28.6萬(wàn)千瓦，15-20年達(dá)到75.9萬(wàn)千瓦，10-15年風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)822.8萬(wàn)千瓦。

　　

　　這些風(fēng)電場(chǎng)主要分布在哪兒？運(yùn)行10年以上老舊風(fēng)電場(chǎng)主要集中在三北地區(qū)，運(yùn)行15年以上的老舊風(fēng)電場(chǎng)也是集中在三北地區(qū)，均是風(fēng)資源較好的區(qū)域。

　　

　　這些老舊風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行上大概率會(huì)存在一些問(wèn)題，包括發(fā)電能力差、安全可靠性低、經(jīng)濟(jì)性差。如果對(duì)于這些項(xiàng)目進(jìn)行更新和技改，風(fēng)資源評(píng)估作為其中不可或缺的一環(huán)。延續(xù)剛才說(shuō)的政策命名，更新項(xiàng)目指全部或部分拆除老舊機(jī)組，技改指通過(guò)一些手段使老舊機(jī)組延壽運(yùn)行。

　　

　　風(fēng)資源的重要性主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面包括安全性、經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性。在役風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估屬于風(fēng)資源再評(píng)估，會(huì)對(duì)風(fēng)資源評(píng)估環(huán)節(jié)提出更高的要求。風(fēng)資源評(píng)估過(guò)程中，在役風(fēng)電場(chǎng)特有的數(shù)據(jù)包括：scada數(shù)據(jù)、功率塔數(shù)據(jù)、產(chǎn)能數(shù)據(jù)、運(yùn)行表現(xiàn)等，但是現(xiàn)行的風(fēng)資源評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有覆蓋到在役風(fēng)電場(chǎng)評(píng)估。再加上數(shù)據(jù)存在很多問(wèn)題，包括機(jī)艙數(shù)據(jù)問(wèn)題，機(jī)艙數(shù)據(jù)風(fēng)速風(fēng)向受到干擾，數(shù)據(jù)缺失，前期測(cè)風(fēng)塔時(shí)間久遠(yuǎn)代表性不足，或是前期有的根本沒(méi)有測(cè)風(fēng)等問(wèn)題，我們提出了在此種場(chǎng)景中使用多數(shù)據(jù)源進(jìn)行風(fēng)資源模型仿真和訂正，保證在役風(fēng)資源場(chǎng)評(píng)估更加準(zhǔn)確。

　　

　　金風(fēng)科技這么多年積累了大量的數(shù)據(jù)能夠?yàn)樵谝埏L(fēng)電場(chǎng)提供支撐。第一，全國(guó)范圍的10000多座測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)，能夠支撐在役風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估。第二，虛擬測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)，能夠快速生產(chǎn)近似于測(cè)風(fēng)塔的完整年的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)剛才提到的實(shí)測(cè)測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)的訂正；第三，后評(píng)估數(shù)據(jù)，截止現(xiàn)在金風(fēng)科技積累了300多個(gè)項(xiàng)目詳細(xì)的后評(píng)估案例，這些案例的數(shù)據(jù)已經(jīng)集成到“風(fēng)巽”平臺(tái)，能夠隨時(shí)調(diào)用，能夠?yàn)檎蹨p系數(shù)、風(fēng)險(xiǎn)把控、準(zhǔn)確性提供支撐；第四，機(jī)艙數(shù)據(jù)，金風(fēng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存了40000多臺(tái)機(jī)組的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)形成了獨(dú)特的氣象數(shù)據(jù)源為風(fēng)資源評(píng)估提供支撐；第五，激光雷達(dá)，我們能夠使用激光雷達(dá)提供短期快速的綜合測(cè)風(fēng)方案，降低風(fēng)險(xiǎn)。

　　

　　前面說(shuō)到了關(guān)于機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向的問(wèn)題，接下來(lái)看一下機(jī)艙風(fēng)速和風(fēng)向訂正，先看風(fēng)向訂正，這是簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，可以使用相關(guān)性訂正，可以采用測(cè)風(fēng)塔、中尺度數(shù)據(jù)，或者采用功率測(cè)試塔數(shù)據(jù)。那么對(duì)于地形復(fù)雜項(xiàng)目，風(fēng)向在不同點(diǎn)位很可能出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，這個(gè)項(xiàng)目的廣東一個(gè)項(xiàng)目，可以看到前期測(cè)風(fēng)塔在不同山梁的風(fēng)向均出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)，針對(duì)此類(lèi)項(xiàng)目可以使用機(jī)組間運(yùn)行特征進(jìn)行訂正。可以看到訂正完成后，機(jī)組在不同的山梁風(fēng)向均出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)，能夠很好的還原每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)向。

　　

　　說(shuō)完風(fēng)向，來(lái)看一下風(fēng)速修正，相對(duì)于風(fēng)向修正風(fēng)速的修正比較復(fù)雜。這是內(nèi)蒙的一個(gè)案例，距離測(cè)風(fēng)塔比較近的兩臺(tái)機(jī)組，同時(shí)刻自由發(fā)電狀態(tài)下，兩臺(tái)機(jī)組采集風(fēng)速相差0.56米/秒。剛才的案例測(cè)風(fēng)塔離的比較遠(yuǎn)，來(lái)看一個(gè)測(cè)風(fēng)塔離的比較近的新疆項(xiàng)目，離測(cè)風(fēng)塔比較近的6臺(tái)機(jī)組雖然他們的風(fēng)速相關(guān)性都非常高，但是可以看到這6臺(tái)機(jī)組同時(shí)刻自由發(fā)電狀態(tài)下采集的風(fēng)速最大偏差達(dá)到了0.24米/秒。

　　

　　我想說(shuō)的是，如果我們使用同一個(gè)NTF進(jìn)行機(jī)艙風(fēng)速還原，會(huì)引入更大的偏差。那么到底什么因素影響了風(fēng)速和風(fēng)向？第一，機(jī)組間風(fēng)速儀多年運(yùn)行后的性能下降，對(duì)于老舊風(fēng)電場(chǎng)這種情況會(huì)更加明顯；第二，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于風(fēng)速儀的影響；第三，風(fēng)速儀的安裝位置不同受到的影響也不同。

　　

　　剛才講到兩臺(tái)機(jī)組風(fēng)速差異很大，功率曲線的表現(xiàn)也是對(duì)于風(fēng)速儀采樣準(zhǔn)確性的一個(gè)佐證。兩臺(tái)機(jī)組首先經(jīng)過(guò)插補(bǔ)，經(jīng)過(guò)訂正后差異從0.51m/s降低到0.14m/s，全場(chǎng)風(fēng)機(jī)訂正后也會(huì)看到整體的趨勢(shì)較不訂正要平滑很多。

　　

　　剛才講到了機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向的修正，如果我們采用IEC61400-12-1的方法進(jìn)行全場(chǎng)風(fēng)機(jī)機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向的訂正，在時(shí)間、成本、技術(shù)上均無(wú)法滿(mǎn)足要求；基于機(jī)組運(yùn)行特征的方法修正機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向能夠快速還原機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向?yàn)轱L(fēng)資源評(píng)估提供支撐。

　　

　　有了機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)、機(jī)艙風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)、中尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行多數(shù)據(jù)源的仿真測(cè)試，找到仿真風(fēng)速最準(zhǔn)確的組合方法。

　　

　　以下會(huì)涉及到一個(gè)案例：

　　

　　地點(diǎn)是在內(nèi)蒙，地形簡(jiǎn)單的項(xiàng)目，使用GW77機(jī)組，運(yùn)行將近10年，測(cè)風(fēng)塔有1座。接下來(lái)我們以此為案例講解進(jìn)行多數(shù)據(jù)源的風(fēng)資源模型仿真和訂正的過(guò)程。

　　

　　首先來(lái)看單獨(dú)使用7001測(cè)風(fēng)塔進(jìn)行仿真，考慮尾流后的仿真風(fēng)速與修正后的機(jī)艙風(fēng)速對(duì)比，顯示在B區(qū)存在明顯的高估，通過(guò)freemeso中尺度圖譜可以看到在B區(qū)風(fēng)資源確實(shí)較測(cè)風(fēng)塔附近要低，中尺度數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果的差異是一致的。那么在B區(qū)加入虛擬測(cè)風(fēng)塔，使用7001和虛擬測(cè)風(fēng)塔作為輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真可以看到，B區(qū)高估的情況有所降低，但仍存在一定的差距。在B區(qū)加入4B13機(jī)組風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，使用7001測(cè)風(fēng)塔和4B13機(jī)組輸入作為數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真可以看到，B區(qū)高估的情況基本得到解決，整體的風(fēng)速差異從0.25m/s降低到0.05m/s，準(zhǔn)確的仿真了整場(chǎng)的風(fēng)速分布。

　　

　　使用機(jī)組數(shù)據(jù)仿真金風(fēng)科技風(fēng)資源團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了多個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試，此項(xiàng)目是一個(gè)丘陵案例，一座測(cè)風(fēng)塔位于廠區(qū)邊緣，只使用測(cè)風(fēng)塔仿真可以發(fā)現(xiàn)仿真的發(fā)電量與實(shí)際的理論發(fā)電量存在較大的差異，如果我們使用不同的機(jī)組數(shù)據(jù)組合，放到仿真模型里可以看到與實(shí)際理論發(fā)電量已經(jīng)非常接近了，也就是說(shuō)用合理方法去還原機(jī)組風(fēng)速風(fēng)向，機(jī)組數(shù)據(jù)是能夠作為測(cè)風(fēng)塔來(lái)使用的。

　　

　　除了使用測(cè)風(fēng)塔、機(jī)組數(shù)據(jù)、虛擬測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，我們也嘗試了采用中微尺度耦合建模的方式進(jìn)行風(fēng)資源仿真。網(wǎng)格大小為3kmX3km，得到網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)200m高度風(fēng)速，帶入到WT中進(jìn)行流場(chǎng)仿真，再結(jié)合修正后的機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性擬合，最終得到該區(qū)域的風(fēng)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(chǎng)區(qū)的風(fēng)資源情況。此種方式有個(gè)優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有用測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)作為參照。

　　

　　進(jìn)行一下總結(jié)，在役風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估項(xiàng)目已經(jīng)在可再生能源專(zhuān)家委員會(huì)進(jìn)行了立項(xiàng)，并召開(kāi)了啟動(dòng)會(huì)，項(xiàng)目分了4個(gè)子課題，包括機(jī)組自由流風(fēng)速還原，機(jī)艙數(shù)據(jù)風(fēng)參提取，多數(shù)據(jù)源應(yīng)用，以及驗(yàn)證項(xiàng)目。

　　

　　這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是依據(jù)前期風(fēng)資源評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，綜合在役風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù)特征，形成在役風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源參數(shù)評(píng)估的方法，并在實(shí)際項(xiàng)目案例中予以驗(yàn)證。

　　

　　金風(fēng)科技通過(guò)對(duì)在役風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估的研究和實(shí)踐，建議合理利用機(jī)艙數(shù)據(jù)，機(jī)艙數(shù)據(jù)能夠很好表征全場(chǎng)風(fēng)資源情況，為仿真的準(zhǔn)確性提供參考，應(yīng)嘗試使用中尺度和微尺度耦合建模方式，在無(wú)測(cè)風(fēng)塔情況下的風(fēng)資源模擬仿真；最后，希望通過(guò)我們的努力為老舊風(fēng)電場(chǎng)更新、技改提供更加準(zhǔn)確的風(fēng)資源評(píng)估，促進(jìn)存量風(fēng)電項(xiàng)目提質(zhì)增效。

　　

　　謝謝大家。