2021年10月17日-20日，2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP 2021）在北京新國(guó)展隆重召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京。
本屆大會(huì)以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話(huà)、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“國(guó)際成熟風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“國(guó)際新興風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。
在19日下午召開(kāi)的風(fēng)資源精細(xì)化評(píng)估論壇上，中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究院專(zhuān)業(yè)師易侃發(fā)表了題為《海上風(fēng)能資源評(píng)估及發(fā)電量計(jì)算中的技術(shù)挑戰(zhàn)與創(chuàng)新》的主題演講。
以下為演講實(shí)錄：
易侃：今天我匯報(bào)題目是“海上風(fēng)能資源評(píng)估及發(fā)電量計(jì)算中的技術(shù)挑戰(zhàn)與創(chuàng)新”，相對(duì)于前兩位專(zhuān)家來(lái)說(shuō)方向比較宏觀一點(diǎn)，從這幾個(gè)方面簡(jiǎn)單介紹一下，一個(gè)是技術(shù)挑戰(zhàn)。第二三峽集團(tuán)在風(fēng)資源評(píng)估這塊開(kāi)展以及計(jì)劃開(kāi)展的創(chuàng)新實(shí)踐。最后是我們的思考。
我們重視海上風(fēng)資源，是從三個(gè)方面來(lái)考慮。第一，我們認(rèn)為海上風(fēng)資源評(píng)估它其實(shí)面臨更加復(fù)雜的基礎(chǔ)條件，一個(gè)是海上觀測(cè)本身成本難度比較高。第二，海上觀測(cè)本身起步晚，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也比較少，所以基礎(chǔ)條件對(duì)于風(fēng)資源來(lái)說(shuō)我認(rèn)為是更差的。第二，它也有一定的技術(shù)復(fù)雜度，技術(shù)難度，一個(gè)是海上面臨海氣相互作用的對(duì)風(fēng)流場(chǎng)的影響，還有就是臺(tái)風(fēng)影響。第三，從整個(gè)需求角度來(lái)講，在我們海上風(fēng)電平價(jià)化發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)海上風(fēng)電降本提效壓力比較大，我們從各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)都強(qiáng)調(diào)技術(shù)創(chuàng)新。
第二，因?yàn)樽鲲L(fēng)資源長(zhǎng)期年代也是一個(gè)問(wèn)題，面臨一個(gè)長(zhǎng)期年代站的一個(gè)數(shù)據(jù)缺失，海上的面臨的代表性和環(huán)境也是比較大，這是兩個(gè)氣象參證站，受到環(huán)境影響，逐年風(fēng)速變化是很難作為我們代表人訂正的一個(gè)參考。
在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比較缺失情況下，現(xiàn)在的主流風(fēng)資源評(píng)估建模方法和設(shè)計(jì)工具應(yīng)用上有它的局限性，從線(xiàn)性模型和計(jì)算力學(xué)模型來(lái)講，對(duì)于缺測(cè)的數(shù)據(jù)有一定難度，第二都是基于相對(duì)比較簡(jiǎn)化一些空氣動(dòng)力學(xué)原理。對(duì)于我們現(xiàn)在海上場(chǎng)區(qū)內(nèi)測(cè)風(fēng)塔需要做遠(yuǎn)距離推算，對(duì)于一些中尺度過(guò)程沒(méi)有辦法捕捉。第三，整個(gè)面對(duì)深遠(yuǎn)海技術(shù)問(wèn)題，從觀測(cè)手段到關(guān)心的一些技術(shù)難題應(yīng)用場(chǎng)景都有一些局限。現(xiàn)在大家提的，在這種背景下，中尺度數(shù)據(jù)依賴(lài)越來(lái)越強(qiáng)，現(xiàn)在看到所有海上風(fēng)資源評(píng)估都要用到中尺度數(shù)據(jù)應(yīng)用，我們對(duì)于中尺度數(shù)據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用沒(méi)有一個(gè)特別明確的規(guī)范，準(zhǔn)確性難以得到保障。
這兩張圖，一個(gè)是中尺度數(shù)據(jù)和風(fēng)資源風(fēng)速相關(guān)性分析，還有年平均風(fēng)速比對(duì)，從這張圖可以看到，它不是一個(gè)很好的參考點(diǎn)，這兩個(gè)從相關(guān)性來(lái)講，或者從時(shí)間序列變化來(lái)講，其實(shí)兩個(gè)還是有比較大偏差的，但是這兩個(gè)案例又都是實(shí)實(shí)在在的海上風(fēng)電應(yīng)用了，大家覺(jué)得這樣的數(shù)據(jù)也沒(méi)有辦法，只能這樣應(yīng)用，既然談發(fā)電量不確定度，如果沒(méi)有一個(gè)明確的規(guī)范，怎么樣的資料可以資料，怎么樣的資料偏差比較大的，這個(gè)規(guī)范沒(méi)有，帶來(lái)不確定性還是很大的，我們也做了中尺度相關(guān)的分析，從海上案例來(lái)講，現(xiàn)在中尺度氣象模型偏差平均應(yīng)該還是在10%左右，部分案例達(dá)到20%以上，當(dāng)然這后面對(duì)于中尺度模型本身研究還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。
剛才講的主要是從風(fēng)資源評(píng)估，從風(fēng)資源過(guò)渡到發(fā)電量主要考慮的是關(guān)于尾流計(jì)算這塊，我們通過(guò)前期建成海上風(fēng)電場(chǎng)做后評(píng)估去評(píng)價(jià)一下實(shí)際尾流帶來(lái)發(fā)電量它的影響，可以看到，我們現(xiàn)在散點(diǎn)圖反應(yīng)的是一個(gè)實(shí)際通過(guò)現(xiàn)役風(fēng)電場(chǎng)尾流折解的規(guī)律，線(xiàn)性圖對(duì)于尾流模型的計(jì)算結(jié)構(gòu)，比較的話(huà)還是存在一定偏差的，當(dāng)然這里面需要對(duì)尾流計(jì)算，也是一個(gè)進(jìn)一步需要加強(qiáng)的東西。
另外剛才講的是尾流從損耗的分布，我們對(duì)于尾流疊加模型也做了一些研究，這個(gè)圖反映的是我們?cè)谶@個(gè)尾流，從來(lái)流風(fēng)速到第一排風(fēng)機(jī)，到后風(fēng)機(jī)帶來(lái)的功率損耗可以看到，按照現(xiàn)在尾流疊加方法，它的功率損耗基本上隨著風(fēng)機(jī)排數(shù)往后，尾流損耗逐漸往下的，但是我們實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，實(shí)際上尾流損耗到第三排風(fēng)機(jī)有一個(gè)上升的過(guò)程，初步分析是因?yàn)榈诙盼擦鲙?lái)的湍流強(qiáng)度增強(qiáng)，是可以對(duì)整個(gè)場(chǎng)尾流有一個(gè)能量補(bǔ)充，所以第三排尾流損耗不一定比第二排就更高，這一塊，因?yàn)槲覀冇玫臄?shù)據(jù)量相對(duì)比較有限，后續(xù)也需要進(jìn)一步多的案例來(lái)做支撐。
最后關(guān)于海上風(fēng)電大基地，風(fēng)電場(chǎng)間的尾流評(píng)估影響，現(xiàn)在海上風(fēng)電場(chǎng)基本上單體規(guī)模都要往百萬(wàn)規(guī)模發(fā)展了，現(xiàn)在尾流模型還適不適用，它現(xiàn)在的尾流損耗在海上受到不同的穩(wěn)定度影響，它的影響范圍相對(duì)于陸上還是更大，風(fēng)電場(chǎng)間的尾流影響怎么評(píng)價(jià)，我認(rèn)為設(shè)計(jì)領(lǐng)域還沒(méi)有一個(gè)大家共識(shí)的方法。
另外從建模角度，我們也是看氣象建模本身涉及到不同尺度，都有相應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景和相應(yīng)模型，我們?cè)跀?shù)值建模這一塊主要關(guān)心的也是從中尺度到微尺度這一塊的過(guò)度，中尺度這一塊劉工講的比較多，現(xiàn)在中尺度應(yīng)用特別多，但是大部分應(yīng)用還是以再分析資料去做分析為主，像劉工做的多尺度嵌套做得比較細(xì)，中尺度應(yīng)用針對(duì)我國(guó)不同的海洋環(huán)境，它的整個(gè)從參數(shù)方案選擇到訂正，這些都需要進(jìn)一步去加強(qiáng)，它不是一個(gè)拿著資料就能夠去用的工具，而是需要對(duì)整個(gè)機(jī)理計(jì)算過(guò)程有了解之后，了解它的適用性和不足，根據(jù)特定場(chǎng)景去做建模分析的工具。
我們主要做海上風(fēng)資源評(píng)估，在海上作業(yè)做數(shù)值模擬，對(duì)于海洋環(huán)境也不可能不考慮，所以我們現(xiàn)在也在搭建區(qū)域海洋海浪、大氣耦合的數(shù)值模擬系統(tǒng)，也是在中尺度模型基礎(chǔ)上與區(qū)域海洋模式，海浪模式做耦合，來(lái)做風(fēng)資源以及后續(xù)的海洋水文的分析，因?yàn)樵诤Ｉ虾Ｆ谙嗷プ饔茫貏e波浪海洋邊界層對(duì)大氣分布線(xiàn)的影響也是不容忽視的一個(gè)問(wèn)題。
最后也講一下我們對(duì)海上風(fēng)資源評(píng)估的一個(gè)基本的想法，或者說(shuō)前景展望。從技術(shù)創(chuàng)新角度來(lái)講，海上風(fēng)資源評(píng)估應(yīng)該從三方面增加科技投入。一是在新型觀測(cè)手段方面，需要借助更加靈活、方便的漂浮式激光雷達(dá)觀測(cè)設(shè)備提前開(kāi)展測(cè)風(fēng)工作。二是重視數(shù)據(jù)的管理以及數(shù)據(jù)的再分析和挖掘相關(guān)的服務(wù)，我們也倡導(dǎo)有相關(guān)數(shù)據(jù)資源的企業(yè)，聯(lián)合起來(lái)做技術(shù)創(chuàng)新合作，把我國(guó)海洋環(huán)境，海洋氣象問(wèn)題梳理的更清楚更明確。三是項(xiàng)目技術(shù)總結(jié)和后評(píng)價(jià)工作在海上風(fēng)電全生命周期的技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮了重要作用，也希望各位同仁能夠以更加開(kāi)放的態(tài)度去迎接新技術(shù)、新理念、新方法的應(yīng)用。
（根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核）
