作為風(fēng)資源工程師的小編，爬過(guò)了數(shù)不清的荒山野嶺，在進(jìn)行風(fēng)資源評(píng)估時(shí)也經(jīng)常遇到許多讓人頭疼的“隱秘的角落”，而在使用傳統(tǒng)風(fēng)資源仿真軟件后，評(píng)估結(jié)果與風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果的巨大差距更是讓人感到絕望。

    作為平價(jià)時(shí)代下保障風(fēng)電項(xiàng)目穩(wěn)定收益的關(guān)鍵第一步，風(fēng)資源的精確評(píng)估關(guān)乎項(xiàng)目的成敗。那么，在風(fēng)電場(chǎng)仿真中，我們?cè)撊绾翁矫髂切?ldquo;隱秘的角落”，又該如何獲得更為精確的評(píng)估結(jié)果？

    以華北某地項(xiàng)目為例，項(xiàng)目屬于山地地形，周圍整體地形復(fù)雜，測(cè)風(fēng)塔代表性不足。機(jī)位點(diǎn)位于東北-西南走向山體南部，海拔630-790m，兩座測(cè)風(fēng)塔均位于機(jī)位點(diǎn)南側(cè)平原地帶，主風(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)。其中1號(hào)測(cè)風(fēng)塔距離機(jī)位點(diǎn)約5km，海拔530m，70m高度的年平均風(fēng)速為6.38m/s；2號(hào)測(cè)風(fēng)塔距離機(jī)位點(diǎn)10km，70m高度的年平均風(fēng)速為6.91m/s；風(fēng)電場(chǎng)東南方向有一條河。

    

 

    盡管平地測(cè)量超過(guò)6m/s的風(fēng)速十分可觀，但是在進(jìn)行風(fēng)資源評(píng)估時(shí)，由于兩座測(cè)風(fēng)塔水平外推均超過(guò)5km，垂直外推大于100m，過(guò)遠(yuǎn)的外推距離使每個(gè)機(jī)位都成了“隱秘的角落”。不得已的情況下，項(xiàng)目使用了當(dāng)時(shí)最好的風(fēng)資源仿真軟件進(jìn)行評(píng)估，得到了一個(gè)“漂亮”的結(jié)果。然而運(yùn)行一年之后，項(xiàng)目的平均機(jī)艙風(fēng)速僅為4.22m/s，遠(yuǎn)低于測(cè)風(fēng)塔處風(fēng)速；其中北側(cè)8臺(tái)風(fēng)機(jī)機(jī)艙實(shí)測(cè)風(fēng)速更是低至約3.9m/s。評(píng)估偏差最大達(dá)到了732h，平均偏差也達(dá)到了370h。

    

 

    究其原因。一方面，普通商業(yè)仿真軟件在模擬時(shí)，受計(jì)算資源和本身特點(diǎn)的限制，網(wǎng)格范圍有限，不能考慮大地形的背風(fēng)影響，測(cè)風(fēng)塔代表性不足。

    另一方面，該項(xiàng)目在規(guī)劃期并未建立測(cè)風(fēng)塔，利用了周邊項(xiàng)目的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。周邊的兩座測(cè)風(fēng)塔是在平地且距離水域較近的位置測(cè)風(fēng)，而風(fēng)電場(chǎng)主要在距離水域較遠(yuǎn)的山上，測(cè)量地的環(huán)境和風(fēng)電場(chǎng)存在較大偏差。尋常的商業(yè)CFD仿真軟件無(wú)法評(píng)估出這樣的差異性。單純的CFD軟件存在對(duì)大自然的諸多假設(shè)和簡(jiǎn)化，許多像空氣濕度、地轉(zhuǎn)偏向力等地理氣象要素的影響不能準(zhǔn)確計(jì)算。測(cè)風(fēng)塔距離目標(biāo)機(jī)位點(diǎn)越遠(yuǎn)、地理及氣象要素與實(shí)際差別越大，最終導(dǎo)致的誤差也就越大。

    此外，從大地形上來(lái)看，峽谷地形導(dǎo)致測(cè)風(fēng)塔處局地加速，兩座測(cè)風(fēng)塔位于峽谷中央，機(jī)位點(diǎn)臨近峽谷北部山體，傳統(tǒng)CFD仿真軟件模擬區(qū)域較小，不能有效識(shí)別一定距離外的大地形的作用。

    

 

    上圖是某傳統(tǒng)CFD商業(yè)軟件模擬的結(jié)果，可以看出，單純CFD仿真下，風(fēng)機(jī)所處位置的顏色與測(cè)風(fēng)塔處的顏色幾乎一致，無(wú)法真實(shí)評(píng)估出風(fēng)電場(chǎng)和測(cè)風(fēng)塔處的差異。也就是說(shuō)，在傳統(tǒng)CFD仿真軟件眼里，這樣的風(fēng)電場(chǎng)中各個(gè)風(fēng)機(jī)都變成了“隱秘的角落”。

    那么，面對(duì)上述這樣由于大地形環(huán)境影響所產(chǎn)生的“隱秘的角落”，是否還有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)風(fēng)資源的準(zhǔn)確評(píng)估呢？新疆金風(fēng)科技股份有限公司（下稱“金風(fēng)科技”）通過(guò)GoldWRF虛擬測(cè)風(fēng)技術(shù)與CFD仿真軟件耦合，提供出一個(gè)更為優(yōu)化的解決方案。

    GoldWRF虛擬測(cè)風(fēng)技術(shù)是金風(fēng)科技基于開(kāi)源WRF模式自主研發(fā)的定制化氣象仿真產(chǎn)品，已經(jīng)入駐“風(fēng)匠”（風(fēng)象臺(tái) | 風(fēng)匠，讓平價(jià)時(shí)代風(fēng)資源評(píng)估更加精準(zhǔn)高效）中的氣象仿真模塊，致力于解決前期開(kāi)發(fā)階段測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)不足時(shí)，風(fēng)資源精準(zhǔn)評(píng)估問(wèn)題。

 

    上圖為風(fēng)匠WRF氣象仿真模塊模擬的風(fēng)電場(chǎng)大區(qū)域80m高度的風(fēng)資源分布情況。根據(jù)該項(xiàng)目的特點(diǎn)，使用“風(fēng)匠”在場(chǎng)區(qū)合適位置虛擬一座測(cè)風(fēng)塔，然后將虛擬測(cè)風(fēng)塔和實(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)輸入到CFD仿真模型中重新計(jì)算。與傳統(tǒng)CFD模式相比，虛擬測(cè)風(fēng)塔耦合CFD的全場(chǎng)平均評(píng)估偏差從370h降低到112h，偏差降低了69.73%。

 

 

    近年來(lái)，在風(fēng)資源評(píng)估中，CFD逐步取代線性模型的方法已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但隨著風(fēng)電場(chǎng)仿真愈加復(fù)雜，尤其是在國(guó)內(nèi)風(fēng)電開(kāi)發(fā)快節(jié)奏的建設(shè)周期下，CFD的計(jì)算局限性也愈發(fā)凸顯。

    WRF不但關(guān)注風(fēng)速、氣壓，還關(guān)注很多水的相變過(guò)程以及云、輻射等要素?；赪RF的虛擬測(cè)風(fēng)技術(shù)和CFD的良好化學(xué)反應(yīng)，“風(fēng)匠”正在幫助行業(yè)探明大地形環(huán)境影響下“隱秘的角落”，并將針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)評(píng)估中的種種疑難雜癥開(kāi)出更多效果顯著的藥方。