風電場風能資源測量和評估技術規定

第一章 總 則

第一條 為加強風電場風能資源測量和評估技術管理，統一和規範工作内容、方法和技術要求，提高工作成果質量，根據國家标準GB/T 18709—2002《風電場風能資源測量方法》和GB/T 18710—2002《風電場風能資源評估方法》，制定《風電場風能資源測量和評估技術規定》（以下簡稱本規定）。

第二條 本規定适用于規劃建設的大型風電場項目，其它風電場項目可參照執行。

第二章 風能資源測量

第三條 測風塔位置和數量

1 測風塔安裝位置應具有代表性

1） 測風塔安裝點應在風電場中有代表性，并且周圍開闊；

2） 測風塔安裝點靠近障礙物如樹林或建築物等對分析風況有負面影響，選擇安裝點時應盡量遠離障礙物。如果沒法避開，則要求測風點距離障礙物的距離大于10倍障礙物的高度。

2 測風塔數量應滿足風能資源評估要求

測風塔數量應滿足風電場風能資源評價的要求，并依據風場地形複雜程度而定。對地形比較平坦的大型風電場，一般在場址中央選擇有代表性的點安裝1 個70m高測風塔。在測風塔70m和40m高度分别安裝風向标測量風向，在10m、25m、40m、50m、60m和70m分别安裝風速儀測量風速，在 3m高度附近安裝氣壓計和溫度計測量氣壓和溫度。另外，在70m塔周圍應再安裝3～4個40m高測風塔，在40m測風塔的40m和25m高度分别安裝風向 标測量風向，在10m、25m和40m高度分别安裝風速儀測量風速。對地形複雜的風電場，測風塔的數量應适當增加。

第四條 測量參數

1 風速參數采樣時間間隔應不大于3秒，并自動計算和記錄每10分鐘的平均風速，每10分鐘的風速标準偏差，每10分鐘内極大風速及其對應的時間和方向。單位為m/s。

2 風向參數采樣時間間隔應不大于3秒，并自動計算和記錄每10分鐘的風向值。風向采用度來表示；也可以采用區域表示，區域共分為16等分，每個扇形區域含22.5°。

3 溫度參數應每10分鐘采樣一次并記錄，單位為℃。

4 大氣壓力參數應每10分鐘采樣一次并記錄，單位為kPa。

第五條 測量儀器

1 測風儀器設備在現場安裝前應經法定計量部門檢驗合格，在有效期内使用。

2 風速傳感器應滿足測量範圍為0m/s～60m/s，誤差範圍為±0.5m/s，工作環境溫度應滿足當地氣溫條件。

3 風向傳感器應滿足測量範圍為0°～360°，精确度為±2.5°，工作環境溫度應滿足當地氣溫條件。

4 大氣溫度計一般應滿足測量範圍為-40℃～ 50℃，精确度為±1℃的要求。

5 大氣壓力計一般應滿足測量範圍為60～108 kPa，精确度為±3％的要求。

6 數據采集器應具有本規定的測量參數的采集、計算和記錄的功能，具有在現場或室内下載數據的功能，能完整地保存不低于3個月采集的數據量，能在現場工作環境溫度下可靠運行。

第六條 設備及安裝

1 測風塔結構可選擇桁架型或圓管型等不同形式，高度應接近拟安裝風力發電機組的輪毂高度。測風塔應該具備設計安全，結構輕便、易于運輸及安裝，在現場環境下結構穩定，風振動小等特點；并具備防腐、防雷電要求及配備“請勿攀登”等明顯的安全标志。

2 風 速儀、風向标安裝時，建議至少安裝三層，其中應有一套風速、風向傳感器安裝在10m高度處，另一套風速、風向傳感器應固定在拟安裝的風力發電機組的輪毂中 心高度處，其餘的風速、風向傳感器可固定在測風塔10m的整數倍高度接近拟安裝風力發電機組葉片最低位置處。如果條件許可，每隔10m高度安裝一套風速、 風向傳感器效果更好。

3 為減小測風塔的“塔影效應”對傳感器的影響，風速、風向傳感器應固定在離開塔身的牢固橫梁處，與塔身距離為桁架式結構測風塔直徑的3倍以上、圓管型結構測風塔直徑的6倍以上，迎主風向安裝并進行水平校正。

說明：在安裝測風設備之前，應收集周圍已有測站或氣象站的測風資料，分析當地風況特征，了解當地盛行風向，為安裝測風設備作準備。

4 風向标應根據當地磁偏角修正，按實際“北”定向安裝。風向标死區範圍應避開主方向。

5 安裝數據采集器時，數據采集安裝盒應固定在測風塔上适當位置處，或者安裝在現場的臨時建築物内；安裝盒應防水、防凍、防腐蝕和防沙塵；數據傳輸應保證準确。

6 溫度計及大氣壓力計可随測風塔安裝，也可安裝在附近的百葉箱内。

第七條 數據收集

1 現場測量收集數據應至少連續進行一年，并保證采集的有效數據完整率達到90%以上。

2 數據收集的時段最長不宜超過一個月，收集的測量數據應作為原始資料正本保存，用複制件進行數據分析和整理。

第八條 數據收集質量控制記錄

1 應将現場的各種有用信息彙總成現場信息記錄表，見表5-1。

2 對所有的測風設備，均應畫一張設備安裝示意圖表，以标明其具體安裝方位。見表5-2。

3 每次現場采集數據或檢修，均應填寫現場檢測執行記錄表。見表5-3。

4 對每次設備出現的問題應進行分析，提出研究解決的辦法，并采取相應的措施進行檢修。并填寫問題記錄表5-4。

說明：對每一個傳感器，均應畫一張安裝示意圖，以标明具體安裝方位。

第九條 數據整理

1 不得對現場采集的原始數據進行任何的删改或增減，并應及時對下載數據進行複制和整理。

2 每月收集數據後應對收集的數據進行初步判斷，判斷數據是否在合理的範圍内；判斷不同高度的測量記錄相關性是否合理；判斷測量參數連續變化趨勢是否合理。判斷參考值見表5-6。

3 發現數據缺漏和失真時，應立即認真檢查測風設備，及時進行設備檢修或更換，并應對缺漏和失真數據說明原因。

4 經整理形成現場測量逐十分鐘原始數據報告，具體格式（示例）見表5-7。

5 經整理形成現場測量逐小時原始數據與極大風速數據報告，具體格式（示例）見表5-8。

6 将所有未經修改的原始測風數據記錄和質量控制記錄整理彙總到一起。

說明：

表5-7和表5-8以50m測風塔為例，在50m、30m和10m高度分别安裝1個風速儀測量風速，分别安裝1個風向标測量風向，在3m高度安裝1個溫度傳感器和1個氣壓傳感器測量溫度和氣壓。如果測風塔高度和傳感器安裝數量有變化，則上表應進行相應調整。

第三章 風能資源評估

第十條 數據驗證

檢查風場測風獲得的原始數據，對其完整性和合理性進行判斷，檢驗出缺測的數據和不合理的數據，經過适當處理，整理出一套連續一年完整的風場逐小時測風數據。

1 數據檢驗

1） 應檢驗測量數據的完整性，包括數據的數量應等于預期記錄的數據數量；數據的時間順序應符合預期的開始結束時間，中間應連續。

2） 應判斷測量數據是否在合理範圍之内；根據不同高度的測量記錄進行相關性比較，判斷其是否合理；對各測量參數檢驗其連續變化情況，判斷其變化趨勢是否合理。

2 不合理數據和缺測數據的處理

1） 檢驗後列出所有不合理的數據和缺測的數據及其發生的時間，對不合理數據再次進行判别，挑出符合實際情況的有效數據，回歸原始數據組。将備用的或經相關分 析，相關系數≥80%的可供參考的傳感器同期記錄數據，替換已确認為無效的數據或填補缺測的數據。如果沒有同期記錄的數據，則應向有經驗的專家咨詢。

2） 編寫數據驗證報告，對确認為無效數據的原因要注明，替換的數值要注明來源。

3） 計算測風有效數據的完整率，數據完整率應滿足≥90%。

3 驗證結果

經過各種檢驗，剔除掉無效數據，替換上有效數據，整理出一套至少連續一年的風電場實測逐小時風速風向數據，注明這套數據的完整率。此外，還應包括實測的逐小時平均氣溫（可選）和逐小時平均氣壓（可選），按實測數據計算的逐小時湍流強度。

第十一條 數據訂正

根據風電場附近氣象站、海洋站等長期測站觀測數據，用相關分析的方法将驗證後的風電場測風數據訂正為一套反映風電場長期平均水平的代表性數據，即風電場代表年的逐小時風速風向數據。

第十二條 數據處理

1 應計算風速和風功率密度的月平均、年平均；各月同一鐘點（每日0點至23點）平均、全年同一鐘點平均。應當注意平均風功率密度的計算是設定時段内逐小時風功率密度的平均值，不可用年（或月）平均風速計算年（或月）平均風功率密度。

2 以1m/s為一個風速區間，統計每個風速區間内風速和風能出現的頻率。每個風速區間的數字代表中間值，如5m/s風速區間為4.5m/s到5.4m/s。

3 計算出在代表16個方位的扇區内風向出現的頻率和風能密度的方向分布。風能密度的方向分布為設定時段各扇區的風能密度與全方位總風能密度的百分比。應當注意出現頻率最高的風向可能由于風速小，不一定是風能密度最大的方向。

4 風速随高度的變化，推薦用幂定律拟合，應計算風切變指數a 。根據風切變指數和儀器安裝高度測得的風速可以推算出近地層任意高度的風速。如果沒有不同高度的實測風速數據，風切變指數a 取1/7（0.143）作為近似值。

5 将處理好的各種風況參數繪制成圖形，以便能夠更直觀地看出風電場的風速、風向和風能的變化，便于和當地的地形條件、電力負荷曲線等比較，判斷并确定風電機組的排列方式、風電場輸出電力的變化是否接近負荷需求的變化等。

6 圖 形主要分為年風況和月風況兩大類，其中年風況圖包括全年的風速和風功率日變化曲線圖、風速和風功率的年變化圖、全年的風速頻率分布直方圖、全年的風向和風 能玫瑰圖；月風況圖包括各月的風速和風功率日曲線變化圖、各月的風向和風能玫瑰圖。另外還應包括長期測站風況圖，包括與風電場測風塔同期的風速年變化直方 圖、連續20～30年的年平均風速變化直方圖。

第十三條 風能資源評估

根據數據處理形成的各種參數，對風電場風能資源進行評估，以判斷風電場是否具有開發價值。

1 風功率密度

1） 風功率密度蘊含風速、風速頻率分布和空氣密度的影響，是風電場風能資源的綜合指标。風功率密度等級達到或超過3級風況的風電場才有開發價值。

2） 3級風況表示10m高度風功率密度範圍為150~200 W/m2，年平均風速參考值為5.6m/s；對應的30m高度風功率密度範圍為240~320 W/m2，年平均風速參考值為6.5m/s；50m高度風功率密度範圍為300~400 W/m2，年平均風速參考值為7.0m/s。

說明：

a) 不同高度的年平均風速參考值是按風切變指數為1/7推算的。

b) 年平均風速參考值與風功率密度上限值對應，按海平面标準大氣壓并符合瑞利風速頻率分布的情況推算。

2 風向頻率及風能密度的方向分布

風電場内機組位置的排列取決于風能密度的方向分布和地形的影響。在風能玫瑰圖上最好有一個明顯的主導風向，或兩個方向接近相反的主風向。在山區主風向與山脊走向垂直為最好。

3 風速的日變化和年變化

用各月的風速（或風功率密度）日變化曲線圖和全年的風速（或風功率密 度）日變化曲線圖，與當地同期的電網日負荷曲線對比；風速（或風功率密度）年變化曲線圖，與當地同期的電網年負荷曲線對比，兩者相一緻或接近的部分越多越 好，表明風電場發電量與當地負荷相匹配，風電場輸出電力的變化接近負荷需求的變化。

4 湍流強度

風電場的湍流特征很重要，因為它對風電機組性能和壽命有直接影響，當湍流強度大時，會減少輸出功率，還可能引起極端荷載，最終削弱和破壞風電機組。IT值在0.10或以下表示湍流相對較小，中等程度湍流的IT 值為0.10～0.25，更高的IT 值表明湍流過大。對風電場而言，要求湍流強度IT 值不超過0.25。

5 發電量初步估算

根據當地地形條件、地貌特征和風能資源情況，選擇當前成熟的機型初步估算風電場發電量。在扣除空氣密度影響、湍流影響、尾流影響、葉片污染、風電機組可利用率、場用電和線損、氣候影響停機等各種損耗後，風電場年等效滿負荷小時數超過2000小時才具備較好的開發價值。

6 其他氣象因素

特殊的天氣條件要對風電機組提出特殊的要求，會增加成本和運行的困難，如最大風速超過40m/s或極大風速超過60m/s；氣溫低于零下20oC；積雪、積冰；雷暴、鹽霧、高溫或沙塵多發地區等。

第十四條 評估成果

按照以上主要參數和參考判據，對風電場的風能資源做出綜合性評估，并編寫風能資源評估報告。

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