瑞科分享 | 海上風能資源分布機組選型及開發思路探討

2023年10月17日上午，由可再生能源學會風能專業委員會舉辦的風資源技術論壇在北京國際風能大會成功舉辦。來自行業內從事風資源技術工作的開發商、整機制造商、第三方及研究機構等諸多同仁深入探討和交流，共同圍繞沙戈荒與大基地開發、海上風資源評估等方面展開創新解決方案研討。瑞科科技研發中心前沿技術研發室副主任張弛分享《關于海上風能資源分布機組選型及開發思路探討》主旨演講。

瑞科科技研發中心前沿技術研發室副主任張弛

中國海上風資源儲量巨大，臺灣海峽平均風速超過10m/s

瑞科科技通過對比中國與歐美近海海域風資源情況，例如歐洲北海、波羅的海大部分區域平均風速可達到9m/s左右，而中國近海的整體平均風速相對較小，只有在臺灣海峽附近能達到9m/s以上的風速，從資源儲量來看，中國的海上風電要遜于歐洲和美國，但儲量依舊巨大。

通過高精度風資源圖譜和實測數據，我國四大海域風資源情況進行分析發現，東海南部臺灣海峽附近海域，由于狹管地形的加速作用風速達到10m/s以上，渤海海域風速情況較好，年平均風速在8.5m/s左右，南海區域范圍較廣，平均風速跨度大；黃海和東海北部風資源條件一般，年平均風速在7.5m/s左右。

極端風況下海上漂浮雷達可靠性較高 風速呈現典型“Ｍ”型雙峰特征

瑞科科技選擇了33個在臺風過境期間漂浮雷達觀測的測風數據進行分析，首先驗證激光雷達在臺風期間數據的可靠性。數據顯示，在臺風過境期間，海上漂浮雷達由于受到臺風強降雨的影響，激光能量損失加大，導致雷達高層數據存在一定缺失，但是整體數據質量比較好，且與周邊測風塔數據具有較高的一致性。

臺風極端風況下風參變化情況

●風速：臺風過境期間，呈明顯增大后降低特征，臺風穿越觀測點期間，呈現典型的“Ｍ”型雙峰特征；

●風向：沿順時針或逆時針方向持續偏轉，會出現短時較大偏轉；

●風切變指數：臺風期間風切變指數中位值＜正常期間風切變指數中位值；

●湍流強度：湍流強度明顯高于正常期間；

●空氣密度：臺風期間空氣密度低于正常期間。

瑞科科技在分析了極端風況下的資源特性后，總結并給出了關于兩點機組選型的建議。一是要根據區域內歷史臺風強度和頻次選擇對應的抗臺機型；二是臺風雖然帶來了破壞性的風速，但是同時也帶來了巨大的能量，我們可以根據臺風期間的風參特征，深入理解臺風特性，調整臺風應對策略，從抵御臺風變成利用臺風。

海上風電開發階段前期資源評估的關鍵因素

瑞科科技強調了前期測風的重要性。由于風速的大小對發電量和項目收益產生巨大影響，因此準確評估風能資源對于投資商而言至關重要。國內大部分海域的風能資源優于模擬預估，但存在明顯的分布不均現象。為了確保項目收益率和發電量的預期效果，投資商應重視前期測風工作，以便準確了解項目所在海域的風能資源情況。在測風方面，目前主要有三種方式：海上桁架式測風塔、單樁平臺+激光雷達測風和漂浮式激光雷達測風。相較于前兩種方式，漂浮式激光雷達測風具有成本優勢。

通過對比某海上風電項目在周邊風場投運前后實測風速的變化，發現由于周邊風場的尾流影響，導致項目場區風速降低0.6m/s左右，發電量損失至少10%。通過使用多種尾流模型進行還原對比，發現現有主流發電量計算軟件對海上風電場的尾流存在低估的現象。因此，我們需要關注周邊風場的尾流情況以及未來可能規劃風場的尾流因素，降低風電場建成后發電量不達預期的風險。

最后，列舉了目前主流廠家的海上機型，單機容量基本以大于10MW為主，單位千瓦掃風面積從2.7- 5.2均有分布，海上機型的單位千瓦掃風面積同樣也很重要：差值0.5，對應的發電小時數差異大約5~8%左右。機組選型需綜合考慮各海域不同的風資源特性及其它因素，選擇適應的海上機型。