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風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量和評(píng)估技術(shù)規(guī)定

第一章 總 則

第一條 為加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量和評(píng)估技術(shù)管理，統(tǒng)一和規(guī)范工作內(nèi)容、方法和技術(shù)要求，提高工作成果質(zhì)量，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18709—2002《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量方法》和GB/T 18710—2002《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》，制定《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量和評(píng)估技術(shù)規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱本規(guī)定）。

第二條 本規(guī)定適用于規(guī)劃建設(shè)的大型風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，其它風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目可參照?qǐng)?zhí)行。

第二章 風(fēng)能資源測(cè)量

第三條 測(cè)風(fēng)塔位置和數(shù)量

1 測(cè)風(fēng)塔安裝位置應(yīng)具有代表性

1） 測(cè)風(fēng)塔安裝點(diǎn)應(yīng)在風(fēng)電場(chǎng)中有代表性，并且周圍開闊；

2） 測(cè)風(fēng)塔安裝點(diǎn)靠近障礙物如樹林或建筑物等對(duì)分析風(fēng)況有負(fù)面影響，選擇安裝點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離障礙物。如果沒法避開，則要求測(cè)風(fēng)點(diǎn)距離障礙物的距離大于10倍障礙物的高度。

2 測(cè)風(fēng)塔數(shù)量應(yīng)滿足風(fēng)能資源評(píng)估要求

測(cè)風(fēng)塔數(shù)量應(yīng)滿足風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)價(jià)的要求，并依據(jù)風(fēng)場(chǎng)地形復(fù)雜程度而定。對(duì)地形比較平坦的大型風(fēng)電場(chǎng)，一般在場(chǎng)址中央選擇有代表性的點(diǎn)安裝1 個(gè)70m高測(cè)風(fēng)塔。在測(cè)風(fēng)塔70m和40m高度分別安裝風(fēng)向標(biāo)測(cè)量風(fēng)向，在10m、25m、40m、50m、60m和70m分別安裝風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)速，在 3m高度附近安裝氣壓計(jì)和溫度計(jì)測(cè)量氣壓和溫度。另外，在70m塔周圍應(yīng)再安裝3～4個(gè)40m高測(cè)風(fēng)塔，在40m測(cè)風(fēng)塔的40m和25m高度分別安裝風(fēng)向 標(biāo)測(cè)量風(fēng)向，在10m、25m和40m高度分別安裝風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)速。對(duì)地形復(fù)雜的風(fēng)電場(chǎng)，測(cè)風(fēng)塔的數(shù)量應(yīng)適當(dāng)增加。

第四條 測(cè)量參數(shù)

1 風(fēng)速參數(shù)采樣時(shí)間間隔應(yīng)不大于3秒，并自動(dòng)計(jì)算和記錄每10分鐘的平均風(fēng)速，每10分鐘的風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差，每10分鐘內(nèi)極大風(fēng)速及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間和方向。單位為m/s。

2 風(fēng)向參數(shù)采樣時(shí)間間隔應(yīng)不大于3秒，并自動(dòng)計(jì)算和記錄每10分鐘的風(fēng)向值。風(fēng)向采用度來表示；也可以采用區(qū)域表示，區(qū)域共分為16等分，每個(gè)扇形區(qū)域含22.5°。

3 溫度參數(shù)應(yīng)每10分鐘采樣一次并記錄，單位為℃。

4 大氣壓力參數(shù)應(yīng)每10分鐘采樣一次并記錄，單位為kPa。

第五條 測(cè)量?jī)x器

1 測(cè)風(fēng)儀器設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)安裝前應(yīng)經(jīng)法定計(jì)量部門檢驗(yàn)合格，在有效期內(nèi)使用。

2 風(fēng)速傳感器應(yīng)滿足測(cè)量范圍為0m/s～60m/s，誤差范圍為±0.5m/s，工作環(huán)境溫度應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貧鉁貤l件。

3 風(fēng)向傳感器應(yīng)滿足測(cè)量范圍為0°～360°，精確度為±2.5°，工作環(huán)境溫度應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貧鉁貤l件。

4 大氣溫度計(jì)一般應(yīng)滿足測(cè)量范圍為-40℃～ 50℃，精確度為±1℃的要求。

5 大氣壓力計(jì)一般應(yīng)滿足測(cè)量范圍為60～108 kPa，精確度為±3％的要求。

6 數(shù)據(jù)采集器應(yīng)具有本規(guī)定的測(cè)量參數(shù)的采集、計(jì)算和記錄的功能，具有在現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)下載數(shù)據(jù)的功能，能完整地保存不低于3個(gè)月采集的數(shù)據(jù)量，能在現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境溫度下可靠運(yùn)行。

第六條 設(shè)備及安裝

1 測(cè)風(fēng)塔結(jié)構(gòu)可選擇桁架型或圓管型等不同形式，高度應(yīng)接近擬安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂高度。測(cè)風(fēng)塔應(yīng)該具備設(shè)計(jì)安全，結(jié)構(gòu)輕便、易于運(yùn)輸及安裝，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，風(fēng)振動(dòng)小等特點(diǎn)；并具備防腐、防雷電要求及配備“請(qǐng)勿攀登”等明顯的安全標(biāo)志。

2 風(fēng) 速儀、風(fēng)向標(biāo)安裝時(shí)，建議至少安裝三層，其中應(yīng)有一套風(fēng)速、風(fēng)向傳感器安裝在10m高度處，另一套風(fēng)速、風(fēng)向傳感器應(yīng)固定在擬安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂中 心高度處，其余的風(fēng)速、風(fēng)向傳感器可固定在測(cè)風(fēng)塔10m的整數(shù)倍高度接近擬安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片最低位置處。如果條件許可，每隔10m高度安裝一套風(fēng)速、 風(fēng)向傳感器效果更好。

3 為減小測(cè)風(fēng)塔的“塔影效應(yīng)”對(duì)傳感器的影響，風(fēng)速、風(fēng)向傳感器應(yīng)固定在離開塔身的牢固橫梁處，與塔身距離為桁架式結(jié)構(gòu)測(cè)風(fēng)塔直徑的3倍以上、圓管型結(jié)構(gòu)測(cè)風(fēng)塔直徑的6倍以上，迎主風(fēng)向安裝并進(jìn)行水平校正。

說明：在安裝測(cè)風(fēng)設(shè)備之前，應(yīng)收集周圍已有測(cè)站或氣象站的測(cè)風(fēng)資料，分析當(dāng)?shù)仫L(fēng)況特征，了解當(dāng)?shù)厥⑿酗L(fēng)向，為安裝測(cè)風(fēng)設(shè)備作準(zhǔn)備。

4 風(fēng)向標(biāo)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卮牌切拚磳?shí)際“北”定向安裝。風(fēng)向標(biāo)死區(qū)范圍應(yīng)避開主方向。

5 安裝數(shù)據(jù)采集器時(shí)，數(shù)據(jù)采集安裝盒應(yīng)固定在測(cè)風(fēng)塔上適當(dāng)位置處，或者安裝在現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)建筑物內(nèi)；安裝盒應(yīng)防水、防凍、防腐蝕和防沙塵；數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)保證準(zhǔn)確。

6 溫度計(jì)及大氣壓力計(jì)可隨測(cè)風(fēng)塔安裝，也可安裝在附近的百葉箱內(nèi)。

第七條 數(shù)據(jù)收集

1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量收集數(shù)據(jù)應(yīng)至少連續(xù)進(jìn)行一年，并保證采集的有效數(shù)據(jù)完整率達(dá)到90%以上。

2 數(shù)據(jù)收集的時(shí)段最長(zhǎng)不宜超過一個(gè)月，收集的測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)作為原始資料正本保存，用復(fù)制件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整理。

第八條 數(shù)據(jù)收集質(zhì)量控制記錄

1 應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)的各種有用信息匯總成現(xiàn)場(chǎng)信息記錄表，見表5-1。

2 對(duì)所有的測(cè)風(fēng)設(shè)備，均應(yīng)畫一張?jiān)O(shè)備安裝示意圖表，以標(biāo)明其具體安裝方位。見表5-2。

3 每次現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)或檢修，均應(yīng)填寫現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)執(zhí)行記錄表。見表5-3。

4 對(duì)每次設(shè)備出現(xiàn)的問題應(yīng)進(jìn)行分析，提出研究解決的辦法，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行檢修。并填寫問題記錄表5-4。

說明：對(duì)每一個(gè)傳感器，均應(yīng)畫一張安裝示意圖，以標(biāo)明具體安裝方位。

第九條 數(shù)據(jù)整理

1 不得對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行任何的刪改或增減，并應(yīng)及時(shí)對(duì)下載數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制和整理。

2 每月收集數(shù)據(jù)后應(yīng)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判斷，判斷數(shù)據(jù)是否在合理的范圍內(nèi)；判斷不同高度的測(cè)量記錄相關(guān)性是否合理；判斷測(cè)量參數(shù)連續(xù)變化趨勢(shì)是否合理。判斷參考值見表5-6。

3 發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺漏和失真時(shí)，應(yīng)立即認(rèn)真檢查測(cè)風(fēng)設(shè)備，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備檢修或更換，并應(yīng)對(duì)缺漏和失真數(shù)據(jù)說明原因。

4 經(jīng)整理形成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量逐十分鐘原始數(shù)據(jù)報(bào)告，具體格式（示例）見表5-7。

5 經(jīng)整理形成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量逐小時(shí)原始數(shù)據(jù)與極大風(fēng)速數(shù)據(jù)報(bào)告，具體格式（示例）見表5-8。

6 將所有未經(jīng)修改的原始測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)記錄和質(zhì)量控制記錄整理匯總到一起。

說明：

表5-7和表5-8以50m測(cè)風(fēng)塔為例，在50m、30m和10m高度分別安裝1個(gè)風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)速，分別安裝1個(gè)風(fēng)向標(biāo)測(cè)量風(fēng)向，在3m高度安裝1個(gè)溫度傳感器和1個(gè)氣壓傳感器測(cè)量溫度和氣壓。如果測(cè)風(fēng)塔高度和傳感器安裝數(shù)量有變化，則上表應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

第三章 風(fēng)能資源評(píng)估

第十條 數(shù)據(jù)驗(yàn)證

檢查風(fēng)場(chǎng)測(cè)風(fēng)獲得的原始數(shù)據(jù)，對(duì)其完整性和合理性進(jìn)行判斷，檢驗(yàn)出缺測(cè)的數(shù)據(jù)和不合理的數(shù)據(jù)，經(jīng)過適當(dāng)處理，整理出一套連續(xù)一年完整的風(fēng)場(chǎng)逐小時(shí)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)。

1 數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

1） 應(yīng)檢驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的完整性，包括數(shù)據(jù)的數(shù)量應(yīng)等于預(yù)期記錄的數(shù)據(jù)數(shù)量；數(shù)據(jù)的時(shí)間順序應(yīng)符合預(yù)期的開始結(jié)束時(shí)間，中間應(yīng)連續(xù)。

2） 應(yīng)判斷測(cè)量數(shù)據(jù)是否在合理范圍之內(nèi)；根據(jù)不同高度的測(cè)量記錄進(jìn)行相關(guān)性比較，判斷其是否合理；對(duì)各測(cè)量參數(shù)檢驗(yàn)其連續(xù)變化情況，判斷其變化趨勢(shì)是否合理。

2 不合理數(shù)據(jù)和缺測(cè)數(shù)據(jù)的處理

1） 檢驗(yàn)后列出所有不合理的數(shù)據(jù)和缺測(cè)的數(shù)據(jù)及其發(fā)生的時(shí)間，對(duì)不合理數(shù)據(jù)再次進(jìn)行判別，挑出符合實(shí)際情況的有效數(shù)據(jù)，回歸原始數(shù)據(jù)組。將備用的或經(jīng)相關(guān)分 析，相關(guān)系數(shù)≥80%的可供參考的傳感器同期記錄數(shù)據(jù)，替換已確認(rèn)為無效的數(shù)據(jù)或填補(bǔ)缺測(cè)的數(shù)據(jù)。如果沒有同期記錄的數(shù)據(jù)，則應(yīng)向有經(jīng)驗(yàn)的專家咨詢。

2） 編寫數(shù)據(jù)驗(yàn)證報(bào)告，對(duì)確認(rèn)為無效數(shù)據(jù)的原因要注明，替換的數(shù)值要注明來源。

3） 計(jì)算測(cè)風(fēng)有效數(shù)據(jù)的完整率，數(shù)據(jù)完整率應(yīng)滿足≥90%。

3 驗(yàn)證結(jié)果

經(jīng)過各種檢驗(yàn)，剔除掉無效數(shù)據(jù)，替換上有效數(shù)據(jù)，整理出一套至少連續(xù)一年的風(fēng)電場(chǎng)實(shí)測(cè)逐小時(shí)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)，注明這套數(shù)據(jù)的完整率。此外，還應(yīng)包括實(shí)測(cè)的逐小時(shí)平均氣溫（可選）和逐小時(shí)平均氣壓（可選），按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算的逐小時(shí)湍流強(qiáng)度。

第十一條 數(shù)據(jù)訂正

根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)附近氣象站、海洋站等長(zhǎng)期測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，用相關(guān)分析的方法將驗(yàn)證后的風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)訂正為一套反映風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期平均水平的代表性數(shù)據(jù)，即風(fēng)電場(chǎng)代表年的逐小時(shí)風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)。

第十二條 數(shù)據(jù)處理

1 應(yīng)計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)功率密度的月平均、年平均；各月同一鐘點(diǎn)（每日0點(diǎn)至23點(diǎn)）平均、全年同一鐘點(diǎn)平均。應(yīng)當(dāng)注意平均風(fēng)功率密度的計(jì)算是設(shè)定時(shí)段內(nèi)逐小時(shí)風(fēng)功率密度的平均值，不可用年（或月）平均風(fēng)速計(jì)算年（或月）平均風(fēng)功率密度。

2 以1m/s為一個(gè)風(fēng)速區(qū)間，統(tǒng)計(jì)每個(gè)風(fēng)速區(qū)間內(nèi)風(fēng)速和風(fēng)能出現(xiàn)的頻率。每個(gè)風(fēng)速區(qū)間的數(shù)字代表中間值，如5m/s風(fēng)速區(qū)間為4.5m/s到5.4m/s。

3 計(jì)算出在代表16個(gè)方位的扇區(qū)內(nèi)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率和風(fēng)能密度的方向分布。風(fēng)能密度的方向分布為設(shè)定時(shí)段各扇區(qū)的風(fēng)能密度與全方位總風(fēng)能密度的百分比。應(yīng)當(dāng)注意出現(xiàn)頻率最高的風(fēng)向可能由于風(fēng)速小，不一定是風(fēng)能密度最大的方向。

4 風(fēng)速隨高度的變化，推薦用冪定律擬合，應(yīng)計(jì)算風(fēng)切變指數(shù)a 。根據(jù)風(fēng)切變指數(shù)和儀器安裝高度測(cè)得的風(fēng)速可以推算出近地層任意高度的風(fēng)速。如果沒有不同高度的實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)切變指數(shù)a 取1/7（0.143）作為近似值。

5 將處理好的各種風(fēng)況參數(shù)繪制成圖形，以便能夠更直觀地看出風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)能的變化，便于和當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件、電力負(fù)荷曲線等比較，判斷并確定風(fēng)電機(jī)組的排列方式、風(fēng)電場(chǎng)輸出電力的變化是否接近負(fù)荷需求的變化等。

6 圖 形主要分為年風(fēng)況和月風(fēng)況兩大類，其中年風(fēng)況圖包括全年的風(fēng)速和風(fēng)功率日變化曲線圖、風(fēng)速和風(fēng)功率的年變化圖、全年的風(fēng)速頻率分布直方圖、全年的風(fēng)向和風(fēng) 能玫瑰圖；月風(fēng)況圖包括各月的風(fēng)速和風(fēng)功率日曲線變化圖、各月的風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖。另外還應(yīng)包括長(zhǎng)期測(cè)站風(fēng)況圖，包括與風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)塔同期的風(fēng)速年變化直方 圖、連續(xù)20～30年的年平均風(fēng)速變化直方圖。

第十三條 風(fēng)能資源評(píng)估

根據(jù)數(shù)據(jù)處理形成的各種參數(shù)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源進(jìn)行評(píng)估，以判斷風(fēng)電場(chǎng)是否具有開發(fā)價(jià)值。

1 風(fēng)功率密度

1） 風(fēng)功率密度蘊(yùn)含風(fēng)速、風(fēng)速頻率分布和空氣密度的影響，是風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源的綜合指標(biāo)。風(fēng)功率密度等級(jí)達(dá)到或超過3級(jí)風(fēng)況的風(fēng)電場(chǎng)才有開發(fā)價(jià)值。

2） 3級(jí)風(fēng)況表示10m高度風(fēng)功率密度范圍為150~200 W/m2，年平均風(fēng)速參考值為5.6m/s；對(duì)應(yīng)的30m高度風(fēng)功率密度范圍為240~320 W/m2，年平均風(fēng)速參考值為6.5m/s；50m高度風(fēng)功率密度范圍為300~400 W/m2，年平均風(fēng)速參考值為7.0m/s。

說明：

a) 不同高度的年平均風(fēng)速參考值是按風(fēng)切變指數(shù)為1/7推算的。

b) 年平均風(fēng)速參考值與風(fēng)功率密度上限值對(duì)應(yīng)，按海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣壓并符合瑞利風(fēng)速頻率分布的情況推算。

2 風(fēng)向頻率及風(fēng)能密度的方向分布

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組位置的排列取決于風(fēng)能密度的方向分布和地形的影響。在風(fēng)能玫瑰圖上最好有一個(gè)明顯的主導(dǎo)風(fēng)向，或兩個(gè)方向接近相反的主風(fēng)向。在山區(qū)主風(fēng)向與山脊走向垂直為最好。

3 風(fēng)速的日變化和年變化

用各月的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖和全年的風(fēng)速（或風(fēng)功率密 度）日變化曲線圖，與當(dāng)?shù)赝诘碾娋W(wǎng)日負(fù)荷曲線對(duì)比；風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）年變化曲線圖，與當(dāng)?shù)赝诘碾娋W(wǎng)年負(fù)荷曲線對(duì)比，兩者相一致或接近的部分越多越 好，表明風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量與當(dāng)?shù)刎?fù)荷相匹配，風(fēng)電場(chǎng)輸出電力的變化接近負(fù)荷需求的變化。

4 湍流強(qiáng)度

風(fēng)電場(chǎng)的湍流特征很重要，因?yàn)樗鼘?duì)風(fēng)電機(jī)組性能和壽命有直接影響，當(dāng)湍流強(qiáng)度大時(shí)，會(huì)減少輸出功率，還可能引起極端荷載，最終削弱和破壞風(fēng)電機(jī)組。IT值在0.10或以下表示湍流相對(duì)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(duì)風(fēng)電場(chǎng)而言，要求湍流強(qiáng)度IT 值不超過0.25。

5 發(fā)電量初步估算

根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螚l件、地貌特征和風(fēng)能資源情況，選擇當(dāng)前成熟的機(jī)型初步估算風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量。在扣除空氣密度影響、湍流影響、尾流影響、葉片污染、風(fēng)電機(jī)組可利用率、場(chǎng)用電和線損、氣候影響停機(jī)等各種損耗后，風(fēng)電場(chǎng)年等效滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)超過2000小時(shí)才具備較好的開發(fā)價(jià)值。

6 其他氣象因素

特殊的天氣條件要對(duì)風(fēng)電機(jī)組提出特殊的要求，會(huì)增加成本和運(yùn)行的困難，如最大風(fēng)速超過40m/s或極大風(fēng)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(fā)地區(qū)等。

第十四條 評(píng)估成果

按照以上主要參數(shù)和參考判據(jù)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能資源做出綜合性評(píng)估，并編寫風(fēng)能資源評(píng)估報(bào)告。