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三、湍流强度
针对三座测风塔在台风影响时段和全时段的湍流强度进行统计,如图2所示,图中绿色线为全时段的湍流强度,黄色线为台风影响时段的湍流强度。从图2可以看出,针对所有时间段的湍流强度进行统计,三座测风塔的湍流强度均在IECA类以下;而针对台风时段的湍流强度进行统计,三座测风塔的湍流强度显著增大,均高于在所有时段下的统计值。在对风电机组的安全性进行校核时,若只采用全时间段的湍流强度进行计算,则会得出偏乐观的结论。台风期间风电机组受力可能会严重超过其设计荷载,因此对风电机组载荷计算时,也应充分考虑台风影响期间的湍流强度。
四、风切变指数
对三座测风塔在台风影响时段的风切变指数进行统计,参见图3。
从风向与风切变指数的关系可以看出,当台风期间风向发生大幅变化时,所对应的风切变指数会突然上升,如图中圆圈所示。这种风切变指数的突然增大,同时伴随着风向的突然改变,将使得风电机组受力情况突然改变,必然对机组的载荷产生较大的影响。
五、气压及空气密度
从台风的特性可知,台风中心的气压比它四周的气压要低。图4为1#、2#、3#测风塔记录的台风期间平均风速与气压的变化关系图(上为气压、下为风速),从数据上可以看出,当风速达到最大值时气压降到最低。
随着气压的降低,测风塔处的空气密度将会有所降低。三座测风塔处在台风期间、台风所处月份及全年的空气密度,如表1所示。从表1中可以看出,台风当月及台风时段的空气密度均要低于全年的空气密度。因此在计算标准空气密度下的50年一遇最大风速时,若采用全年的空气密度,计算结果将偏大。
内陆受台风影响区域技术措施建议
从上述分析可以看出,在内陆受台风影响区域,尽管风能资源水平可能较为一般,平均风速并不是很高,但50年一遇最大风速、湍流强度、风切变指数等指标却显示出这些区域受台风的影响仍然很大,因此在对这些区域进行风能资源评估、微观选址及风电机组选型的时候,需要引起特别的重视。以下就针对这些区域的风能资源相关问题作相关探讨。
一、前期测风
针对内陆受台风影响区域的项目,如广东、广西、福建、浙江、江苏及江西、安徽、湖南南部等地区,从项目最前期竖立测风塔阶段就应引起高度重视。
区别于普通山区风电场的是,此类地区项目的资源监测还应考虑测风装置在台风过境时期的可靠性,以便搜集到完整的台风时期的数据,进而准确评估风电机组的安全等级。与传统台风影响区域不同的是,内陆受台风影响山区可能存在凝冻的现象,因此在这类场区还需要选用抗凝冻的测风设备。
目前风速风向仪总体上可分为机械式和声波式,声波式测风仪不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题,同时也可测得任意方向上的风速分量。为了保障测风安全可靠,建议在轮毂高度安装两套以上的测量设备,超声波测风装置和机械式测风仪各一套,以减小设备损坏而未记录到台风数据的风险,同时能更为精确的测量湍流强度、入流角等风能资源参数。
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