風資源評估的軟件模型都是以測風塔(參考站)的實測風數據為基準的,因此測風塔實測風數據必須能夠代表風電場區域的風氣候。風氣候的代表性是測風塔選址的技術依據,也是風資源評估技術工作的前提。
測風塔的地理和氣候特征要與預測點(風力發電機點位)相似,才能對風資源進行較好的評估,要遵循以下相似性準則。
一、風氣候相似
1、距離相似
測風塔與預測點之間的距離是最直接和最實用的判據,這在多數情況下是成立的。用距離遠近判斷風氣候的相似度的前提是:地表形態在較大尺度范圍(大于風電場數倍的區域范圍或中尺度)內是基本均勻的。
2、大氣穩定度相似
大氣穩定度直接影響近地層大氣的垂直對流,從而影響風氣候。大氣穩定度基本取決于地表溫度,溫度越高垂直對流越強烈,大氣越不穩定。
3、海拔相似
海拔對氣候有著較為顯著的影響,可直接表現在空氣溫度和壓力的變化。風氣候的垂直外推過程存在一定的不確定性,應該盡量規避。
二、地形地貌相似
地形地貌的相似度更傾向于微觀尺度的考量,主要從地形的復雜程度和地表粗糙度的角度出發,判斷測風塔與預測點的相似度。
1、地形復雜程度相似
地形的復雜程度對風流形態有著極其顯著的影響,因此要求測風塔與預測點的地形復雜程度相似。通常,地形越復雜,測風塔可代表的范圍越小,因為復雜地形的微觀風氣候十分復雜多變,而風電場所要測量的恰是微觀尺度的風氣候。因此,為了控制風資源評估的風險,地形復雜的風電場通常需要建設多個測風塔進行加密測風。
2、背景粗糙度相似
地表粗糙度主要影響近地層風速的垂直輪廓曲線和湍流強度。背景粗糙度可以理解為是占主導地位的特征地貌或粗糙元的粗糙度。
3、距離粗糙長度突變線距離相似
風力發電機組距離粗糙長度突變線的距離十分重要,隨著其變化風況可能發生明顯的變化,尤其當主導風向垂直于粗糙長度突變線時。例如,如果輪轂高度為80m的風力發電機組位于距離海岸線2000m的地方,那么它面對的主要是海洋風,如果把該風力發電機組移到距離海岸線8000m的地方,風況則變成了陸地風,海洋的痕跡已經可以忽略。
三、障礙物遮擋效應相似
障礙物的遮擋效應嚴重影響風流的形態。在很多情況下,可以把地形的突出理解為障礙物而進行的定性分析。地形的走勢和起伏不僅可以改變風流和湍流的大小,甚至可以改變風向的分布。在選取測風塔位置時,測風塔所在位置周圍必須是開闊的,尤其是在主導風向上,盡量避免微觀尺度的遮蔽效應帶來的失真。