风电技术论坛之风资源评估与风功率预测——北京国际风能大会展中报道

所以现在我们实际上是要开发一个工具，这个工具被称之为叫做平衡型模拟工具。那么，这个工具今后可能将会是按小时的来做这个运营的建模。这个工作并不仅仅是预测本身，同时也要试图能够得出这个真实的错误速率。那么我们刚才前面也说到了我们是通过市场来激活的。那么市场当中包括了消费者也包括了电网的提供者。那么他们的问题是我们怎么样来去评估这个风的资源。同时怎么样去激活风能资源。那么这些问题都是我们需要帮助他们回答的。

我们现在就需要去看一下这个相关的错误次数。我们前面也提到了预测，是由丹麦的机构来提供的。我们需要把这些数据分成两个这个电网的体系，在丹麦一个是西部的电网，那么是和其他的大陆上的电网相联系的。另外是东部电网。那么是和北欧国家电网相联系的。我们需要去搜集近海的信息和陆上的影响信息。所以说一共是有四种类型。我们看到它的误差是用这样一个共识来计算的。我们用它计算误差率，我们定义了误差之后我们就来进行每个小时的这样一个分辨率。另外就是说我们有大约三百天的数据，我们也使用冬天的数据。这里面我们没有包括夏天的数据。

这些是一些例子。我们看到这里是陆上的。也可以看到这个测量和预测之间的区别。你看到区别并不是很大。所以说他是比较平滑的。而在海上的呢，那么我们对于个体的风场来说可能会出现更多的误差。你可以看到有更多的波动。我们把这些错误进行分类。然后我们要看一下他的误差值的分布。我们发现他们是平均分布的。如果你看他的公式的话，那么他是有指数性关系的。那么这种特点实际上是以平均的模型相符合的。那么我们用一些标准的方法来估测他的阿尔玛的参数。有了这样一个参数以后我们可以去模拟。

那么这是模拟和实际数据的比较。看这个趋势，在趋势的方面他们是一致的。但是我们也可以看到我们所看到在实际数据当中有一些东西是阿尔玛的模型，没有办法去追踪，所以也就是说在这一块还是有改善的空间的。为什么要改善?因为阿尔玛的参数的估测如果是时间越多的话，越长的话，就越准。通常我们需要有50个小时才能够获得比较好的参数。因此的话我们需要有另外一种方法，他不依赖于时间的长短，所以我们就选用了马尔科夫链模型。它不需要很多的持续的时间。马尔科夫链的模型的关键是我们必须要能够定义它的马尔科夫转换矩阵，如果要是在计算数据的时候，我们把它作为马尔科夫链的建模的基础。那么下面是比较模拟和实际数据。这里的数据还有阿尔玛的参数模型，他们看起来是有类似的这样一个趋势。但是，马尔科夫链是更能够追踪实际的趋势。因此我们认为马尔科夫链模型是一个更好的模型。

所以结论是我们已经看到了这个在模拟当中的IMAE值。看到了这个DA和HA在海上至少比陆上要高一倍同时我们也注意到了马尔科夫链模型是一个更好的平衡的模型。它比阿尔玛模型更好，因为它不依赖于时间序列。

朱蓉：下面请来自维斯塔斯的微观选址的经理许锋飞先生。他是工科硕士，主要是从事风资源分析有关的工作。

许锋飞：我今天要介绍的，可能大家看题目觉得很没有隐私，因为做微观选址的人都只有复杂地形才能考验我们微观选址人的能力，简单的地形有什么好处的，风资源几乎都一样。我这里有很多的案例，我相信我给大家分享以后可能会给大家带来不一样的看法。我们认为简单的地方往往是不简单的，讨厌的一个IEC标准的定义吧，什么是复杂地形吧，复杂地形也许是像这张图展示的一样，有很多的谷，但是有很多的标准，可以看你风机的周边画一个不同的圈，做出它的坡度，然你会发现你的经纬是在复杂的地方还是不复杂的地方。那么，如果我有一个这样的一个地形，那么大家可能会觉得这是很复杂的地形。那么，如果你让不同的微观选址工程师在这个山体上来布风机的话，但是相反的你可能会得到的那些点位布置是非常相似的。比如说我们第一版是这样的，76台机位。但是当我们考虑到运输条件，风资源的特性和风机的安全性以后，我们发现我们会把很多的风机渠道，因为各种各样的限制那个地方不适合装风机，如果我们考虑得更多，可能最后的不同设计人会得到不同的结论说只有这些，剩下的地方可以装不同的风机，这时有一个步骤或者是说不同的程序可以遵循的。那么，我这里有两个风场，左边一个，右边一个，一个是内陆型的，一个是近海性的。这样两个风场如果让这个屋顶子的，假设这里有二百个人，我相信会做出两百个完全不一样的方案。我们到底怎么布置呢?同样右边这个布置。很困惑。

那么我们就说我们做的一个实例，这是在我们中国甘肃的第一批的风电三峡项目，这是大家可以看到的，是一个非常平的风场，我们的客户已经懒得再竖第二个测风塔只放了一个，这个测风塔清晰的告诉我们里只有东风和西风，不管风屏还是风玫瑰。这个西南角高出一些。我们会觉得西南交的风资源会好一些，这是我们第三方的工程师，第三方的机构做了很多很多的方案来比较，因为这是一个很平的工厂，如果我们通过各种方式来减少风机和风机之间的尾流的相互影响，显然是可以提高我最后的产能的，大家可以注意我这个角落里有一个方案，然后大家可以看到他的风机的间距是变化的，也就是说他前面的两台可能很窄，突然间又扩大了。其实这是非常好理解的，因为尾流走过一定的距离以后，会需要更大的空间来恢复他的尾流，让风变得更稳定，来吹我下一台的风机，我们的设计者显然注意到了这是东风和西风的风场，他把南北项目间距相对比较小，东西向的间距比较大，我开始接触这个项目的时候，所有的工作都做完了，我们的第三方也给我们的客户推荐了我们的方案，因为方案五从同一个软件算出来它的利用小时数是最高的。然后他的这种布局大概就遵循一个5D×10D这样的，然后抽我掉了中间突然变大的两排。我们可不可以进一步优化这个风场呢?大概我用了很长的一段时间都在琢磨这个风场，随着原来的第三方的机构去思考，直到有一天我一个偶然的原因发现了这个风场其实是无论把南北项的间距扩得再大，对你减少尾流没有用的时候，也就是说在我们的核心走廊，不是东风压倒西风就是西风压倒东风的问题。所以最后的方案是我们把南北项间距压缩到了3D，东西项扩大到20D，再跟方向比较，我们发现尾流提高到了53%，因为这是一个很大的很大的风场。我们知道在这样的风场你如果能够提高1%，你的产能是非常非常多的。

然后我们来看一下最后风场建设在这个角落里，但是它周边的风场还是在用老方案。你可能会说旁边的风场好可惜，但是还有更可惜的，这周围几乎所有的风场都采用了方案五的布局，但是还有更多的空间可以提高。这是大概一个一千瓦的装机容量，如果我们想象每一个风场的产能都提高，别说5%，我们说提高1%，大家可以回去算账。我做完这个项目的时候，我发现，选址在最简单的时候，往往是最复杂的时候，这是一个可能比较哲学的讨论。然后当我看到这张图的时候，其实我昨天才看到这张图，因为我想给大家看这张张图，这张图我会觉得我一辈子也挣不出来我的主意能够带来的金钱效益。

我们回到正题。这个近海的风场变得更平了，那么我们该怎么办呢?这是第一版方案，我们可以看到其实在这个主导方向是东北风和东风。这台风机吹过来到这才有下一台风机，这是在中国非常非常常见的布机的方式，因为前排和后排相插花一样，其实这个方案是印度工程师布的。这个风场中间这台风机的尾流损失高达20%，然后我们，因为我们的边上的风机是没有被任何尾流影响的，所以我们把第一排的风机和最后一排的风机间距改变了，布了更多的风机，中间更宽松了。然后大家可以看到这个风场尾流损失最大的那台风机已经变成了86.4%，这是最后的结果。我们没有做什么，我就像一个坐在屋子里玩玩具的三岁的孩子，最后风场的产能提高了很多。

我讲了这两个案例，有一个讨论，我们知道其实海上风电大家也在讨论，也是未来中国可能发展的热点，因为对海上风电，我从来没有做过海上风大的选址，所以我不懂海上风电到底受哪些因素的限制，我只是站在风资源的角度来给大家讨论这个案例。这是一个真实的案例，这个风场马上就要被建设了。但是我有幸这个风场，我自己尝试着做了一些优化。这是一个传统的非常规则的5D×10D的布置方案，介绍完以上的两个例子以后，我们会问同样的问题，这个风场能进一步优化吗?我自己就像另一个好奇的孩子一样，我又做了一些研究。我把这里布置了更多的风机，因为风从这里来的，后面的间距变得和前面不一样了，我让沿着我们的风能来的方向尽量的变得很大。我没有做任何的比较的结果，因为我没有这个结果。但是我相信可能这里边只要是做过微观选址计算的人应该相信哪一个尾流损失更大。

通过几年微观选址我的经验告诉我这个行业是科学和艺术结合得非常完美的行业，我是指微观选址这个小行业。所以这里有很多的荧光煽动的地方需要你动脑筋，即便是拿到一个特别简单的风场，算是一点结论，在简单的地形里面你要仔细研究风玫瑰，把你所有的精力放在关注尾流上，我们业界有很多的5D，10D，做到小的像3D，6D这样的规则，我希望大家忘记这些，这些不是规则。

因为海上风电，我不知道，可能除了风资源的优化以外，海床下来会有更多的东西造成对支架的影响所以我不敢断言说尾流损失小的布局一定是最优的，但是确实对海上风电来讲，这么平的风场，整个海床都是完全一样的话，也许可以提高你的产能。

希望大家最后忘记这些所有的规则。微观选址没有规则，永远会有更好的布机方案。谢谢大家。

提问：你好，我想问一个简单的问题，您现在的维斯塔斯在布置的时候，单排布置你们可以接受的最小间距是多少，多排布置的话，五排以上的，你们推荐的间距是多少。

许锋飞：因为我们的AEC的尾流模型小于3D以后就不准了，所以非要问我维斯塔斯能够接受的最小间距是多少，我们说是3D，但是我想更进一步说的是维斯塔斯可以把风机布到2D，风机之间的尾流的影响是没有正确的模拟出来，尾流模型不适应于2D的间距，所以维斯塔斯在2D这样的分区之间，你不知道他来的尾流到底有多大的，至于你说五排以上的大风场的间距布置，我的PPT能够回答的是我可以做到任意小，也可以做到任意大，只要我最后能提高我的产能。

提问：你好，我想问一下在那种平地里面的布置，你有没有在那种像软件里面得出过你想要的结果。还有原因是什么?因为像现在的软件都可以优化布置，特别像平地资源差别不是很大的时候。

许锋飞：现在有很多的商业软件，有自动优化的一个模型。包括我接触到的，比如说像中国清华大学有一些导师带着他们的学生在做神经元等等的各种方法来优化。我没有舱室过用软件去优化，但是据我所知的，在软件里是有优化器的。但是你优化的时候，你会自己给他很多地条件。至于规则往往限制了他们。我觉得可能在这样的风场的话显然优化不出来最终的2D×3D的方案，会很乱，你虽然很平，但是每一个点位的风速应该还是有一点点的小区别。会根据，这牵扯到每个商业软件内部的优化算法是什么。所以说如果他的主意和我的大脑是一样的，可能会优化这个。

提问：我想评论一下，风机之间的距离的问题，你说得当然很对，有可能会提高这个风电场的效果，来增加这个间距，从这个认证的角度，这个认证有一个风机之间的距离的最小的要求。因为他们会产生更多的涡流，湍流。我们不能忘记这些规则。这些规则还是很重要的。但是在你布局的时候，如果你要再进一步的话可能你说的是对的。

许锋飞：我们可以把风机间距放得任意小，我们最后要不影响风机的寿命。其实我这个不管是复杂风场还是简单的风场，当我回答他的问题的时候，我的风机间距用了2D的，我是保护我的风机的安全性。这个帽子是不能丢的。即便是在简单的风场里我们还是要满足业主的风机二十年寿命。但是二十年寿命也有可能前几年的税率是很低的，也许一个风机让他前几年猛发电，最后几年不发是最好的，我特别想表达的意见是没有任何一个人是你的老师，有很多的想法是你自己的。但是正如刚才所说的，安全或者是说业主的利益，最后是经济账，业主的风场要成本最低，产能最好。

提问：您刚才做的工作里面这个开发尾流的问题，你们所用的尾流的模型是什么样的模型，或者是说你在工作中对于这种模型的适用性有没有相应的建议。

许锋飞：我们也是用商业软件做产能评估。我们没有独立的做科研机构的对模型的验证。但是我能告诉大家的是维斯塔斯还在很保守的用8.3，虽然已经有11了，但是我们觉得8.3是更稳定的，更被验证过的。

朱蓉：我们下半段的第一位演讲人是来自新疆金风科技的风资源主管胡威先生。

胡威：我讲的是风电场全生命周期风资源工作初探这样一个题目。我在八年多的风资源工作当中的一点小小的感触。那么，我想换一个角度，也就是说从更宏观的角度来看看我们风资源的工作。我经常会问一些我做风资源的朋友，你设计过多少的风电厂，到实际运行的风电场有多少次，你设计的风场和现在运行的效果怎么样，有没有经过自己的调研。实际上来说，后面两个答案是非常不理想的。就是说我们设计完工厂以后，很少有去看看我们工厂实际运行的效果和结果是如何的。

那么，我想我们用两个风电界的名人名言来说明一下我的思路，第一个，风电是一项长跑，我们风电里面从开发、建设、运行关注过程中的适应性，安全性和经济型是一个很长的链条，是一个过程。对于我们风资源控制室来说，风资源工作更像一个接力赛跑，我们只不过是其中的一棒，在交接棒的时候是非常关键的，所以我们要关注过程，也就是说今天我们所有人都在这里参与具体问题的具体讨论。

第二句话是叫做：出身决定命运。这不是为了说明血统论，而是为了说明我们的机组一旦放在某一个位置以后，它在20年生命周期里面的表现是好是坏已经决定了。你很难去把风机化腐朽为神奇，我们单纯讨论风资源设计这一个环节的话，可能对后期的运维会造成一些影响。所以我想我们应该把思路放在更长的线上去。我们先梳理一下我们风资源工作的现状。

风资源工作我们参与方有政府、科研机构，设计单位和开发商和厂家，我相信在座的各位应该是在这四各类型里面都可以找到。他们关注的点是不一样的，这里面会造成一个影响因素，关注的点不一样，那么需求是不一样的。我们在相互合作配合过程中的想法就会产生问题。有四个不同参与的机构，我们现在按照前期开发阶段，设计阶段，运行维护阶段我们细分了我们工程师可以做的有大概12项内容，那么这12项内容实际上有的是在开发商设计单位，有的是厂家，他们侧重点是不一样的。现在我们可以看到我们的风资源工程师的工作从开发、设计、运营、维护这是我们的一项很有特色的服务。

那么风资源之间是不相互独立的，是彼此之间存在着很强的递进关系。比如说我们现在宏观选址做完了以后测风塔的选址也选完了，我们在做微观选址的时候，往往会发现你宏观选址的选的测风塔没有代表性。所以实际来说我们彼此孤立的话可能会对我们的工作会带来问题。我们在风电行业里面不同的机构的主体，风资源工作的方向都有侧重，我认为是属于叫做各管一摊，是吧?但是没有形成一个整体的概念。

风电在中国发展了这么多年，我相信我们风资源也是同样的在一起，一起进步，但是我们的工作也面临着新挑战，实际上这些挑战在我们的应用层面来说，我们会发现很多的机组放在一个风场以后发现他出了很多的问题。或者是说我们的业主的风场的发电效率并不是我们评估的那么的准确。所以这就需要我们在风资源工作，在更多的方向上更细，我们的广度和深度要加大。更重要的是我认为我们的风资源技术要适应中国的风电的发展。因为中国的风电是非常复杂的一个风电市场，我们有高海拔，我们有海上，有隔壁滩，草原，有复杂的山区。我们的气候有台风、沙尘有高温，有低温，有高温和低温同时在一个场区里面都存在的现象。这些风资源的技术是否适合中国的这种风电发展。我认为可能在这一块的工作我们有很大的扩展的空间。

因此我对与风资源的工作做了一个再定义，我希望我们能够通过这种叫做全生命周期的风资源工作把我们的风资源工作的处理延伸到更长，更深，更广。另外一个让中国的风资源技术能够在国际上也有一个比较高的认可度。我认为所谓的全生命周期的风资源工作是叫做利用风资源研究和评估的方法理论应用工具，刚刚提到了一些工具。为我们风电场的需求提供应用研究和服务，我们的涵义在于我们既要用风资源的角度和视角来解决我们风资源的工作。那么将风资源深入到风电内核的综合学科，实际上如果没有风电，也就没有风资源，是吧?但是现在这个风电整个行业实际上是各个环节非常多的，但是我认为我们风资源的视角还是放在风本身，没有放在我们的开发、建设、运营整个环节里面。

第二个是我们拓展自己的领域了，第三个是说我们也要拓展我们的技术的服务对象，我们以前的服务对象是服务开发，我们现在的服务对象也是服务于运行的风场，比如说我们现在在有一些风场进行一些后评价，提供一些类似于控制策略的优化，或者是改扩建的一些建议，那么，第四项是我认为我们风资源工作要具备这种统筹考虑全生命周期的开发和运行的思想。也就是说假如说我是业主单位的前期开发人员。我在选风场的时候，选测风塔的时候，我就要考虑到我现在的这些测风塔是在评估的时候，在做微观选址的时候代表性好不好。比如说我作为厂家的风资源控制室，我在机组选型和排风设计的时候我有没有考虑到我20年业主的安全性和经济性的考虑。

那么，换做如果我们是在运行单位的话，我们如果是做风资源的话，又要考虑什么，其实也有存在很多发挥的空间。那么后面有一个具体的案例给大家说明一下。