邢永亮
中国华电科工集团有限公司 100160
摘 要：复杂地形尤其是山地风电项目，其风能资源受综合因素影响导致微观选址工作变得相对复杂，如何保证微观选址的准确性，完善并优化复杂地形风电场的微观选址方法，本文结合实际案例进行了详细的论述、分析与总结。
关键词：复杂地形；风电场；微观选址
复杂地形的风能形成原因和特征众多，在复杂地形开发建设风电场，风机位置的确定至关重要。在掌握了相对准确的风能资源的情况下，风电场微观选址的失误造成的发电量损失和增加的维修费用将远远大于对场址进行详细调査的费用，给开发商造成重大损失。因此，复杂地形的微观选址是关乎风电场建设的重要环节。
1微观选址的重要性
微观选址的目的是在选定的区域中确定现场具体风机排布，满足业主和相关部门的要求，使整个风电场具有较好的经济效益。
微观选址是风电场建设的最重要阶段，主耍任务是使用测风数据进行风场内风资源评估，计算出整个风场的风功率，进而根据地形条件和风资源分布进行风机选型和风机布置工作。
微观选址是施工图设计和征地的先决条件，也是发电量高低、项目收益好坏和风机是否安全的决定因素。微观选址的不当可能会使项目投资增加，特别是复杂地形地貌条件下风电场选址更需要仔细研究。如果选址不当，两台相邻200m的风机，其输出功率可能相差25%以上。因此，在项目开始建设前必须认真细致的做好微观选工作。
2复杂地形微观选址的主要方法及流程
2.1主要方法
复杂地形风电场微观选址主要采用CFD模型模拟的方法团。CFD（计算流体力学）方法是指借助计算机模拟实际流体，使分析者在没有测量流体变量工具帮助的情况下，仿真和了解所给地点的流体流动。目前较为常用基于CFD方法的商业软件有WT及WindSim。
2.2基本流程
微观选址工作主要分为三大步骤：软件模拟及优化过程、现场定点微调、根据微调点位重新模拟计算。
3项目案例
以陕西某工程项目为例，简要说明基于WT软件的微观选址的具体流程。
本风电场工程位于陕西复杂地形，海拔在1513m-2102m之间。风电场工程容量为50MW。风电场所在区域由多道连续山梁组成，多为荒坡，有少量林地。
3.1风资源分析
首先通过对气象站及风电场内三座测风塔数据进行分析，整理出三座测风塔完整一年的测风数据。
3.2软件模拟及方案优化
利用法国软件Meteodyn辅助建立山体模型，其工作内容包括：地图标定、等高线绘制、山体模型的建立、机位优化、发电量计算等。
3.2.1地图标定
经过在风电场踏勘过程中对关键点进行GPS点位核实后，地图标定精度满足技术要求。
3.2.2等高线绘制
根据业主提供的CAD l:2000测量地形图，得到风电场内部区域详细的等高线。为保证微观选址结果的正确性，利用GlobalMapper软件卫星等髙线对1:2000地形图外围区域等高线进行了补充。
3.2.3粗糙度描述
为了保证风电场内粗糙度取值的正确性，根据卫星照片及现场考察情况对风电场进行了区域粗糙度描述。
3.2.4软件模拟
WT软件包括求解过程、湍流模型、网格生成、边界条件、求解器、热稳定度、综合过程、湍流校正、多测风塔分析、微观选址等模块。WT软件通过三维模的建立能够较好的模拟实际的风流，而用3座测风塔的数据与地形进行匹配能提髙对实际风流模拟的准确度。
本工程初始布置方案中选用某风机厂家风轮直径108m，2.0MW（轮毂髙度为85m）风力发电机组。根据测绘图和GlobalMapper图、业主提供的范围及确定机型对风力发电机组进行布置，通过WT软件计算,对尾流较大的机组进行调整，在区域范围内对风力发电机组的布置进行优化。经过优化布置后，初步选出38个风机点位。
3.3现场定点及微调
初步方案确定后，进行现场定点及微调。主要工作为根据前期工作布置的机位坐标，利用精密GPS进行现场选址工作，对机位现场要进行详细的勘査，根据微观选址的原则，再结合机位现场的施工条件、机位面积大小、是否满足吊装、道路修建难易程度、机位现场植被情况、机位周围地形地貌、与其它机位的距离等因素，另外要考虑到风电场内已有道路、输电线路、村庄、建筑物等，综合考虑各种条件后，确定是否需要微调机位，或移动机位或放弃机位。确定机位后，用木桩进行标记，并釆集坐标，对机位情况进行记录、拍照等。
3.3.1第一次现场踏勘
经过第一次现场踏勘，原有风力发电机组点位基本位于多道连续的山梁上，大部分位置合理，落点较为准确，只需要现场微调，但是部分点位需要舍弃。舍弃的原因有如下几种：超出县界范用、风机距离过近、施工难度较大、海拔较低、与另一风电场送出线路冲突、林地难以批复、离居民居住区较近等。最终舍弃8个机位。
3.3.2第二次踏勘
经业主与国土、林业部门复核后，初步推荐的30个点位中有25个机位满足国土、林业部门要求，1个点位微调后满足。因此在业主将原有场址范围略作扩展的基础上，第二次进场又补选了3个点位。
经业主与国土、林业部门再次复核，补选的3个机位，通过微调均能满足要求。
经过现场定点及调整，最后确定25台最优风机点位排布方案。
3.4单台风机荷载验算
随后将微观选址后25台风机点位提交风机厂家进行载荷安全性复核，厂家复核后确认各风机点位均能满足载荷安全要求。
在充分分析现场风能资源、地形地貌情况的前提下，结合Windfanner、GlobalMapper、WT多种软件，根据现场选址情况，风机厂家载荷验算以及国土、林业部门复核的结果，最终确定了25个风力发电机组机位。
通过WT软件的计算，本工程年理论发电量为17141.35万kWh，综合考虑空气密度修正、尾流修正、风力发电机组利用率、风力发电机组功率曲线影响、叶片污染损耗、线损及自用电损耗、湍流影响损失、气候影响、偏航、计算误差、周边风电场影响等各种损失后，结合计算出的本工程年理论发电量，得出本风电场年上网发电量、满发小时及容量系数等各重要指标。
4结论
复杂地形微观选址准确性影响到风电场的安全和发电量，在微观选址过程中应注意。
4.1地形图比例尺精度要求,地形图等高线要连续，各等高线赋髙程值，地形图中各要素要准确，并保证至少外延5km范围。
4.2复杂地形风能资源变化多端，模拟准确性欠佳，因此需要收集尽可能多、尽可能完整、有代表性的测风数据。
4.3对于复杂地形要尽量多选岀备选机位。
4.4利用精密GPS进行现场选址工作，对机位现场进行详细的勘査，是否移机需结合机位现场的施工条件、机位面积大小、施工平台及难度、道路修建难易程度、机位现场植被情况、机位周围地形地貌、与其它机位的距离、风电场内已有道路、输电线路、村庄、建筑物综合条件。
4.5通过现场调査可以发现粗糙度未来的变化趋势，为风电场长期发电量预测提供参考。
参考文献
[1]胡宏彬、任永峰.风电场工程.机械工业出版社.2020.12
[2]国家能源局.风电场工程微观选址技术规范（NB/T 10103-2018）
[3]张怀全.风资源与微观选址:理论基础与工程应用.机械工业出版社.2013.06