课程设计（综合实验）报告( 2014 -- 2015 年度第1学期)名称：风力发电场院系：可再生能源学院班级：风能1101班学号：学生姓名：指导教师：韩爽刘永前设计周数：2周成绩：提交日期：2014 年1月23 日目录一、课程设计目的 (1)二、课程设计任务 (1)三、课程设计要求 (1)四、课程设计内容 (1)(一)测风数据处理 (1)(二)导入文件准备 (2)(三)WAsP软件计算 (3)1.New Projection建立以及场址地图导入 (3)2.风图谱的计算 (3)3.测风塔的选定 (4)4.宏观选址与风资源预测 (6)5.Wind farm的建立与微观选址 (6)6.风电场年发电量预测 (7)(四)WindFarmer优化计算 (9)1.建立文件向导 (9)2.载入地图文件 (10)3.载入风资源数据 (10)4.在栅格区域确定计算边界 (11)5.安插风机 (12)6.载入风力发电机机型文件 (13)7.优化计算 (13)8.生成报告 (14)(五)计算结果分析对比 (20)1.年发电量 (20)2.布机图 (21)3.分析 (22)五、课程设计个人总结 (22)一、课程设计目的通过使用WAsP、WindFarmer等软件，掌握风电场风能资源评估、微观选址原理及方法。
二、课程设计任务根据风场测风数据及地形图，分别使用WAsP和WindFarmer软件，进行风资源评估和微观选址。
具体包括：1.对给定的风场测风数据进行处理；2.使用经过处理后的测风数据，进行风资源评估，得到风图谱；3.依据微观选址的基本原则，进行优化布机；4.对两套不同软件的计算结果进行对比分析；5.撰写设计报告。
三、课程设计要求1.掌握风资源评估和微观选址的基本原理和方法；2.掌握上述软件的使用方法；3.独立撰写设计报告。
四、课程设计内容(一)测风数据处理分别选取各组数据，查看平均风速，70米高度处平均风速分别为7.574m/s 和 6.535m/s，在其他各高度处读出的平均风速分别为7.475m/s、7.219m/s、6.897m/s、6.223m/s。
由此判断70米高度处数据有一组异常。
选取该组数据，应用表格数据栏里的筛选功能，只选取0.3m/s、0.4m/s两个值，发现其他组数据有相应变化的风速，而该组数据始终为0.3m/s、0.4m/s。
删除异常数据，利用Windographer软件打开剔除后的测风数据，在相关性一栏查看两组70米高度处的数据相关性，得到相关性公式，在表格中利用该公式计算出需要修正的数据。
至此，异常数据处理完成。
图4.1.1 测风数据图4.1.2 测风数据图4.1.3 测风数据图4.1.4 测风数据(二)导入文件准备利用WAsP的OWC Wizard工具将处理后风资源数据的.txt文件转换成.tab 文件（在此报告中经纬度选择为官厅水库的经纬度）。
利用WAsP的WAsP Map Editor工具将用CAD处理过后的宏观选址地形等高线地图转换成.map文件。
利用WAsP的WAsP Turbine Editor工具将提供的机组参数生成.wtg文件。
（风电场总发电量50MW，选择额定功率为1.5MW的机组，总共约33台机组）。
(三)W AsP软件计算1.New Projection建立以及场址地图导入在WAsP中打开一个新工作空间，在这个工作空间中插入一个新工程。
在工程中插入一个新的场址地图（在new project中，通过Insert from file插入.map 文件）。
图4.3.1.1 风电场地图2.风图谱的计算在New Projection中插入一个气象站，将整理后的.tab格式完整测风数据导入气象站，并加入障碍物与粗糙度描述：图4.3.2.1 测风数据导入图4.3.2.2 障碍物设定图4.3.2.3 粗糙度设定3.测风塔的选定根据测风塔的选择要求，确定测风塔在风电场中的位置，最后计算生成风图谱。
测风塔的选择要求：（1）尽量远离障碍物，否则在盛行风向的下风向与障碍物的水平距离不应少于障碍物高度的10倍；（2）应选择在主风向的上风向位置；（3）选择的位置要具有代表性，能够代表场址的主要范围；（4）考虑测风塔附近陡峭地形对低层测量的影响；（5）考虑土地利用、建筑许可、入场道路等因素；（6）此风电场建立于山地地形，所以选择一个小山头作为测风塔位置。
➢测风塔信息位置115°28.8438’E；40°20.0710’N海拔800m高度70m测风时段2009-5-13 09:00～2010-5-21 23:00传感器风速计风向标气压计\温度计70m/70m/60m/50m/30m/10m70m/10m8m图4.3.3.1 测风塔地址图4.3.3.2 WAsP风资源计算结果4.宏观选址与风资源预测在工程下插入一个新的资源栅格，确定栅格范围及选定风电场的范围（宏观选址原则如下），并取其分辨率为50，点击Edit grid进行计算，得到风功率地图。
风电场宏观选址基本原则:（1）风能资源丰富，风能质量好；（2）符合国家产业政策和地区发展规划；（3）满足联网要求；（4）具备交通运输和施工安装条件；（5）保证工程安全；（6）满足环境保护的要求；（7）满足投资回报要求。
图4.3.4.1 风功率密度5.Wind farm的建立与微观选址在工程下插入一个新的wind farm,在该wind farm里插入一个新的wind turbine site group，然后进行微观选址，布局风机（在该wind turbine site group 插入一个新的wind turbine site，此时回到地图，按住鼠标左键与control键拖动风机，可以复制出33台金风93/1500 1.5MW机组，依据微观选址原则（如下）进行风电场内布机），并不断调整，保证各机组尾流小于10%，确定各个风机的具体位置。
风电场微观选址基本原则：（1）尽量集中布置；（2）尽量减小风电机组之间尾流影响；（3）避开障碍物的尾流影响区；（4）满足风电机组的运输条件和安装条件；（5）视觉上要尽量美观。
图4.3.5.1 机组位置设定图4.3.5.2 机位点排布6.风电场年发电量预测1)导入机组文件导入机组参数.wtg文件图4.3.6.1 机组特性2)计算年发电量（AEP）各个风电机组的具体数据：图4.3.6.2 各机组发电详情整个风电场的具体数据：图4.3.6.3 风电场发电量(四)WindFarmer优化计算1.建立文件向导图4.4.1.1 WindFarmer建立作业文件2.载入地图文件图4.4.2.1 WindFarmer载入地图文件3.载入风资源数据4.在栅格区域确定计算边界图4.4.4.1 载入风频表5.安插风机图4.4.5.1 安插风机6.载入风力发电机机型文件图4.4.6.1 载入机组机型文件7.优化计算图4.4.7.1 优化计算图4.4.7.2 优化计算图4.4.7.3 优化计算8.生成报告1)作业文件选项：尾流模型修正PARK地形影响Yes排列影响Yes发电量计算的最大风速70m/s风向计算区间数目72最小间距 4.0应用大型海上风电场校正否风流模拟: WAsP的风频分布方法流动校正因子 1.0002)项目发电量概述：场址容量50MW理想发电量219.6GWh/yr地形效率102.05%排列效率95.50%电气效率100.00%可用性100.00%其它因素100.00% 结冰和叶片老化100.00% 变电站维护100.00%电网停电100.00% 功率曲线湍流变化100.00%滞后100.00%扇区管理100.00% 预计的年净发电量213.9GWh/yr预计的容量系数49%➢地图查看:图4.4.8.1 WindFarmer机位点3)机组类型:金风93/1500 1.5MW：机组型号金风93/1500 1.5MW 直径93.0m轮毂高度75.0m叶片数目3功率曲线所对应的空气密度 1.225kg/m^3功率调节变桨切入风速 2.5m/s切出风速19.0数据源机组分类认证标准无机组等级无Sub-Class无平均风速V0m/s参考风速V0m/s设计湍流强度0%斜率参数- a04)机组特性:金风93/1500 1.5MW：轮毂高度风速(m/s) 电气功率(kW)推力系数(-)电气功率(kW)1.225kg/m^32.5 4.7 0.995 4.73.0 29.4 0.855 29.44.0 110.9 0.786 110.95.0 228.8 0.786 228.86.0 401.1 0.786 401.17.0 644.5 0.786 644.58.0 965.4 0.786 965.49.0 1343.5 0.726 1343.510.0 1500.0 0.501 1500.011.0 1500.0 0.352 1500.012.0 1500.0 0.263 1500.013.0 1500.0 0.204 1500.014.0 1500.0 0.163 1500.015.0 1500.0 0.132 1500.016.0 1500.0 0.109 1500.017.0 1500.0 0.092 1500.018.0 1500.0 0.078 1500.0图4.4.8.2 机组特性5)主要结果：表4.4.8.5Project 项目名称机组数目33场址参考空气密度 1.225kg/m^3 场址参考高度0.0m下降率-0.113(kg/m^3)/km 输入电气效率手动功率曲线湍流变化手动滞后手动扇区管理手动项目发电量概述场址容量50MW Gross energy production 224117MWh/yr排列效率95.50%电气效率100.00%可用性100.00%其它因素100.00%结冰和叶片老化100.00%变电站维护100.00%电网停电100.00% 功率曲线湍流变化100.00%滞后100.00%扇区管理100.00% 预计的年净发电量213937MWh/yr预计的容量系数49%6)各机位点：机组编号东 (m) 北 (m) 基面高度 (m)1 20369930.0 4464201.0 8942 20369690.0 4468783.0 6983 20371335.0 4465316.0 8194 20370991.0 4468174.0 8015 20372890.0 4467154.0 8496 20371439.0 4468132.0 8227 20368537.0 4464270.0 8208 20372406.0 4468025.0 8409 20371078.0 4463649.0 86510 20373391.0 4467431.0 73311 20366591.0 4466576.0 71812 20372402.0 4467167.0 87713 20370891.0 4463323.0 87714 20368298.0 4464617.0 78015 20370095.0 4468612.0 73516 20367489.0 4466088.0 73917 20370048.0 4465139.0 86018 20371928.0 4467827.0 89419 20371042.0 4467465.0 79920 20370400.0 4468393.0 77921 20370244.0 4464402.0 89622 20371985.0 4467461.0 85323 20371690.0 4464373.0 85924 20372656.0 4467440.0 90025 20370529.0 4463237.0 87526 20370042.0 4463405.0 85827 20371688.0 4465041.0 83828 20373044.0 4467494.0 85329 20371520.0 4464705.0 86530 20373244.0 4467790.0 74831 20368740.0 4468719.0 64032 20370197.0 4464772.0 89933 20372271.0 4467689.0 9407)各机组详情：机组编号机组类型名称额定功率(kW)风轮直径 (m)轮毂高度 (m)位移高度 (m)计算出的发电量(MWh/yr)排列效率 (%)平均自由风速(m/s)1 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6410 96.80 7.762 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6380 98.38 7.383 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6140 96.88 7.394 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6570 96.10 7.715 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6810 93.00 8.416 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6610 94.90 7.817 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6200 97.40 7.388 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6560 94.00 8.179 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6460 94.70 8.0410 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 5860 92.20 7.2711 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6370 99.898 7.5212 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6720 94.60 8.4313 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6710 93.90 8.1914 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6100 99.22 7.1915 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6320 96.20 7.4616 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6250 99.11 7.5217 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6520 97.59 7.7418 金风93/15001500 93 75 0 7140 94.30 8.471.5MW1500 93 75 0 6340 97.47 7.5519 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6670 95.30 7.8520 金风93/15001.5MW21 金风93/15001500 93 75 0 6310 94.10 7.821.5MW1500 93 75 0 6430 94.80 7.7722 金风93/15001.5MW23 金风93/15001500 93 75 0 6670 95.60 8.191.5MW1500 93 75 0 7110 92.70 8.5824 金风93/15001.5MW25 金风93/15001500 93 75 0 6710 96.10 8.001.5MW1500 93 75 0 6350 98.39 7.3926 金风93/15001.5MW27 金风93/15001500 93 75 0 6010 91.90 7.661.5MW1500 93 75 0 6680 91.00 8.4628 金风93/15001.5MW1500 93 75 0 6450 95.80 7.8729 金风93/15001.5MW30 金风93/15001500 93 75 0 6110 94.30 7.611.5MW1500 93 75 0 6120 99.62 7.1331 金风93/15001.5MW32 金风93/15001500 93 75 0 6390 94.20 8.101.5MW1500 93 75 0 7420 92.80 9.2733 金风93/15001.5MW(五)计算结果分析对比1.年发电量软件WAsP WindFarmerAEP219.733GWh213.937GWh2.布机图1)WasP布机图图4.5.2.1 WAsP布机图2)WindFarmer布机图图4.5.2.2 WindFarmer布机图3.分析总体上由WAsP计算出的年发电量高于WindFarmer设计优化计算出的年发电量。