2009年8月 第4期
* 收稿日期：2009-06-31
作者简介：牟磊（1981-），男，四川涪陵人，硕士。
《风电场风能资源评估方法》规范了对风电场的风资源评估方法和内容，其中对风电场风速频率的模拟提出了运用Weibull 模型进行模拟，由于该模型是一个单峰类似正态分布的模型，因此对于特殊地区的风速频率双峰的状态不能够很好模拟，造成发电量计算的有偏差，使经济评价缺少了可信度，造成业主投资没有依据，经济效益不明显。
本文提出运用单机计算方法对频率分布不均的风电场进行修正，修正后能够满足风电场风资源评估的需求。
1 Weibull分布
威布尔分布是一种单峰的，两参数的分布
函数法。
其概率密度函数可表达为：
f (V ) = —— —— K-1 e
- — K 式中：k 和c 为威布尔分布的两个参数，k 称作形
状参数，c 称作尺度参数。
当c ＝1时，称为标准威布尔分布。
2 单机计算的具体方法
单机计算法基本思想：通过风资源评估软件计算出测风塔位置的发电量；利用测风塔位置各个风速时间段和所对应的风机功率曲线相乘的方法计算出测风塔位置准确发电量，通过同一位置不同方法计算出发电量相比，计算出
K C
V C V C 76
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测风塔数据
功率与风速时间相乘
功率与风速时间相乘
单点计算出测风塔位置发电量
计算出修正系数
计算出发电量测风塔位置风机发电量Wasp 、windfarm 软件
修正风场内发电机电量
weibull 分布的修正系数，从而修正了风场的发电量。
2.1 单机计算具体方法
风电场设计一个必要条件就是需要进行一年的测风，测风塔数据经过数据插补和订正后具有代表性，因此假定在此处建设风机，用此处各个风速段的时间和所选机型各个风速段下功率曲线相乘的方法计算出此处理论发电量，此发电量是较为准确的；根据wasp 软件或其他软件对风场风机进行排布，为了下一步修正，在测风塔位放置一台参考机组，通过软件计算出整个风场内各个风机布置位的理论发电量；将wasp 软件计算出测风塔位置的风机发电量与根据风速段和功率曲线相乘计算出的发电量相除得出修正系数，将此修正系数用于风电场发电量计算的折减中，计算出风电场的年发电量。
2.2 单机计算方法实现的技术路线
风资源软件计算初步发电量、测风塔位置单点发电量计算、对整个风电场发电量修正等过程。
实现单点计算修正风频分布模型的技术路线见图1。
图1 技术路线图
图2 风电场甲风机排布图
表1 测风塔50m高度风速频率分布
图中右下角位置为测风塔位置，在测风塔位置立一台风力发电机组为参考风机位，用两种算法计算参考风机位的发电量。
风电场测风塔50m 高度的风速频率分布见表1和图3。
3 实例计算
3.1 风速分布频率比较符合weibull分布情况
某风电场甲地势平坦，场区内有一座测风
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塔，选取测风塔2007年4月27日至2008年4月28日一个完成的测风周期数据，经过插补和订正数据具有代表性。
利用WasP 软件进行风机布置和发电量计算。
风机排布如图2。
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图3 风速风功率密度频率直方图
表2 Wasp计算出风电场内参考机位发电量
图4 风电场乙风机排布图
表3 单机计算发电量
根据以上图表可知：风电场风速频率分布比较符合weibull 分布，形状是单峰状。
风电场采用WTG-750机组，利用wasp 软件计算出风电场所布置风机(包括参考风机)的发电量，作为基础发电量；利用单机计算法计算出较准确发电量，通过两种方法计算得出电量，两种电量计算得出修正系数。
通过WasP 软件计算得出整个风电场中各台机组的发电量以及参考风机的理论发电量，通过计算得出参考风机理论发电量，见表2。
通过单机计算得出参考风机的理论发电量，通过计算得出参考风机理论发电量，如下表3。
根据表2和表3可知，根据单机计算得出参考机位理论发电量为2.84GWh ；根据Wasp 计算出风电场参考风机位理论发电量为2.86 GWh ，单机计算法计算出电量比Wasp 软件计算出小了0.02 GWh(20000kWh)，修正系数为0.993。
根据以上实例证明风电场风速频率符合weibull 分布的风电场利用wasp 软件计算出的电量与真实发电量相差较小，计算出的修正系数也较小。
3.2 风速分布频率基本不符合weibull 分布情况
某风电场乙地势平坦，场区内有一座测风塔，塔高70m ，选取测风塔2007年5月9日～2008年5月8日一个完成的测风周期数据，
经过插补和订正数据具有代表性。
利用WasP 软件进行风机布置和发电量计算。
风机排布见图4。
图中左下角位置为测风塔位置，在测风塔位置立一台风力发电机组为参考风机位，是两种算法计算发电量比较的参考风机位。
风电场测风塔70m 高度的风速频率分布见表4和图5。
风速风功率密度频率统计曲线
<0.5 3 6 9 12 15 18 21 24
10.00%9.00%8.00%7.00%6.00%5.00%4.00%3.00%2.00%1.00%
0.00%风速-50m 风功率密度
风速(m/s)
频率
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表5 Wasp计算出风电场内参考机位发电量
表6 单机计算发电量
表4 测风塔70m高度风速频率分布
图5 风速风功率密度频率直方图
根据以上图表可知：风电场风速频率分布基本不符合weibull 分布，形状是双峰状。
风电场采用WTG-1500机组，利用wasp 软件和单机计算两种方法计算得出参考机位的电量，通过两种电量比较计算得出修正系数。
通过WasP 软件计算得出整个风电场乙中各台机组的发电量以及参考风机的理论发电量，通过计算得出参考风机理论发电量，见表5。
通过单机计算得出参考风机的理论发电量，通过计算得出参考风机理论发电量，见表6。
根据表5和表6可知，根据单机计算得出参考机位理论发电量为7.09GWh ；根据Wasp 计算出风电场参考风机位理论发电量为7.39 GWh ，单机计算法计算出电量比Wasp 软件计算出小了约0.3GWh(300000度)。
可以看出直接用软件计算出电量比用单机计算出的电量大0.3GWh(300000kWh)，若不考虑其他折减，按每度电0.51元/度计，单台机组收益比实际多计算了15万元，按此种电量计算得出的财务和经济评价是不能都给业主提供依据的。
利用两种方法算出的电量，我们可以直接计算出线性修正系数，为95.94%
以上实例证明风电场风速频率不符合weibull 分布的风电场利用wasp 软件计算出的电量与真实发电量相差较大，因此计算出的电量需要进行weibull 模型的修正，以便得到较为实际的发电量。
测风塔70m 高度全年风速和风能频率分布直方图
10.00%9.00%8.00%7.00%6.00%5.00%4.00%3.00%2.00%1.00%0.00%
风速频率 风能频率风速(m/s)
频率
<0.5 3 6 9 12 15 18 21 24
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4 结论
根据实例我们可以看出：当风速频率分布符合weibull 分布时，软件计算出的发电量与weibull 模型的修正，利用单机计算发电量与软件计算出的发电量相比，求出修正折减系数，进行此种折减后得出的电量是比较真实可靠80。