羅芳LUO Fang

（寧夏新能源研究院（有限公司），銀川750001）

1 風(fēng)速的日變化

寧夏地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速有明顯的季節(jié)性變化，最大風(fēng)速大多出現(xiàn)在春季3、4、5 月份，最小風(fēng)速大多出現(xiàn)在秋季9、10 月份。選取大風(fēng)月（4 月份）和小風(fēng)月（9 月份），分析各風(fēng)場(chǎng)日變化曲線之間的關(guān)系。

1.1 大風(fēng)月日風(fēng)速變化關(guān)系

從圖1 可以看出，由于局地氣候和地形的影響，各風(fēng)場(chǎng)日變化曲線位于平均值上下小范圍浮動(dòng)，左旗春季處于強(qiáng)大的蒙古高氣壓前緣，是高低氣壓的過(guò)渡帶，因此風(fēng)力較強(qiáng)，大水坑次之，海原和紅寺堡波動(dòng)幅度較小。

在大風(fēng)天氣的影響下，各個(gè)測(cè)風(fēng)塔4 月份日風(fēng)速波動(dòng)趨勢(shì)相似，形成一個(gè)規(guī)律的、連續(xù)幾日的風(fēng)速變化周期，表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。如4 月1 日至4 月7 日，4 月18 日至4月22 日，4 月22 日至4 月30 日。在4 月7 日至17 日各風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速變化無(wú)規(guī)律，一個(gè)地方風(fēng)速較高，而另一個(gè)地方風(fēng)速較低，沒(méi)有相關(guān)性。

從表1（a）中可以看出左旗最先受到大風(fēng)天的影響風(fēng)速開(kāi)始增大，依次為紅寺堡、大水坑、海原的風(fēng)速開(kāi)始增大；四座測(cè)風(fēng)塔均在4 月4 日和5 日到達(dá)一個(gè)風(fēng)段的峰值，風(fēng)速在19m/s 左右，左旗歷時(shí)最長(zhǎng)，紅寺堡歷時(shí)最短。

從表1（b）中可以看出仍然是左旗受到大風(fēng)的影響最大，其最先回落到最小值；海原次之，紅寺堡和大水坑也隨后相繼回落。大水坑回落的歷時(shí)最長(zhǎng)，海原的回落時(shí)間最短，從最大風(fēng)速歷經(jīng)12 個(gè)小時(shí)就到達(dá)最小風(fēng)速。在整個(gè)大風(fēng)時(shí)段內(nèi)，大水坑的大風(fēng)時(shí)段周期最長(zhǎng)，主要?dú)v經(jīng)在回落時(shí)間內(nèi)；左旗次之，海原曹洼距受到的影響較弱，整個(gè)大風(fēng)時(shí)段歷時(shí)最短。

圖1 各測(cè)風(fēng)塔70m 高度4 月份日風(fēng)速變化曲線匯總圖

圖2 各測(cè)風(fēng)塔70m 高度9 月份日風(fēng)速變化曲線匯總圖

1.2 小風(fēng)月日風(fēng)速變化關(guān)系

從圖2 可以看出，在小風(fēng)天氣的影響下，各測(cè)風(fēng)塔主要受到局地的氣候環(huán)境和地形以及日交替變化的影響，故風(fēng)速呈現(xiàn)出明顯的不相關(guān)性。在左旗測(cè)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速出現(xiàn)峰值的時(shí)間段內(nèi)，是海原曹洼測(cè)風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)風(fēng)谷的時(shí)間段，在紅寺堡測(cè)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速出現(xiàn)峰值的時(shí)間段內(nèi)，即是大水坑測(cè)風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)風(fēng)谷的時(shí)間段，風(fēng)資源在整個(gè)區(qū)域內(nèi)存在相互補(bǔ)充的關(guān)系。其在9 月1 日至23 日之間各測(cè)風(fēng)塔的平均風(fēng)速在3.12m/s（大水坑風(fēng)電場(chǎng)）到6.32m/s（左旗測(cè)風(fēng)塔）之間，平均風(fēng)速相差3.2m/s，各風(fēng)場(chǎng)月平均風(fēng)速差異較大，日變化曲線明顯具有不相關(guān)性，且單個(gè)風(fēng)場(chǎng)的變化波動(dòng)幅值較大。

表1 各測(cè)風(fēng)塔大風(fēng)月份（4 月）大風(fēng)天氣風(fēng)速變化

圖3 各測(cè)風(fēng)塔70m 高度10 分鐘平均風(fēng)速的變化率

2 各測(cè)風(fēng)塔10 分鐘平均風(fēng)速的變化率

從圖3 可以看出，各測(cè)風(fēng)塔70m 高度10 分鐘平均風(fēng)速的變化率在0～10%之間的概率為67～81%；在10～20%之間的概率為14～24%；在20%以上的概率為4～7%，即10分鐘平均風(fēng)速的變化主要集中在0～20%之間。

3 各測(cè)風(fēng)塔10 分鐘平均風(fēng)速分布

表2 各測(cè)風(fēng)塔10 分鐘平均風(fēng)速分布百分比

表2 是各測(cè)風(fēng)塔10 分鐘平均風(fēng)速分布所占的百分比例，從表中可以看出，風(fēng)速主要分布在3～10m/s 之間，其中3～7m/s 之間所占的比例最大，一年中小風(fēng)的比例在9～23%之間，即各測(cè)風(fēng)點(diǎn)一年（8760 小時(shí)）有788 小時(shí)至2015 小時(shí)處于風(fēng)電機(jī)組切入風(fēng)速以下。一年中風(fēng)速≥12m/s 的比例為4～11%，即各測(cè)風(fēng)點(diǎn)一年（8760 小時(shí)）有350 小時(shí)至964 小時(shí)處于風(fēng)電機(jī)組額定風(fēng)速以上。

表3 整個(gè)測(cè)風(fēng)區(qū)域10 分鐘平均風(fēng)速分布百分比

表3 是四座測(cè)風(fēng)塔同時(shí)滿足風(fēng)速區(qū)間的百分比，從表中可以看出，4 個(gè)地區(qū)的風(fēng)速同時(shí)處于切入風(fēng)速以下的百分比是1.27%。4 個(gè)地區(qū)的風(fēng)速同時(shí)處于12m/s 以上且不超過(guò)切出風(fēng)速的比例為0.56%，也即全年共有49個(gè)小時(shí)整個(gè)測(cè)風(fēng)區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)可以達(dá)到滿發(fā)。根據(jù)計(jì)算同時(shí)滿足風(fēng)速≥12m/s 的時(shí)段主要分布在3 月、4 月和5 月份，占30 個(gè)小時(shí)，其余19 個(gè)小時(shí)分布在6 月、7 月和11月份。

4 結(jié)論

從以上分析可以得出如下結(jié)論：

①風(fēng)速在大風(fēng)天氣時(shí)段，區(qū)域內(nèi)風(fēng)速變化具有明顯的相關(guān)性；風(fēng)速在小風(fēng)天氣時(shí)段，區(qū)域內(nèi)風(fēng)速的變化具有明顯的不相關(guān)性。

②由于風(fēng)電場(chǎng)之間的地理分散效應(yīng)，不同位置風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)峰和風(fēng)谷到達(dá)時(shí)間不同。

③多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)同時(shí)處于小風(fēng)（低于風(fēng)電機(jī)組切入風(fēng)速）的時(shí)段全年所占比例低，約為1.27%。多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)同時(shí)處于大風(fēng)（風(fēng)電機(jī)組額定風(fēng)速-切出風(fēng)速）的時(shí)段全年所占比例極低，約為0.56%。