创新技术破局分散式风资源评估困境-王海斌-金风科技

创新技术破局分散式风资源评估困境 王海斌 中国 -郑州 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 分散式风电项目开发痛点及挑战 1、规划阶段：由于可选择面积较小，规划阶 段 图谱准确性需要更高 ； 2、 测风阶段：分散式项目投资相对较低，时 间要求更紧， 测风方案 需要 效率更高、灵活度 更高 ： 3、数据分析：由于测风时间段，通过测风数 据分析评估 未来 20年的产量，准确的计算项目 收益率 ，同时通过测风 降低机组初始投资成本 。 4、容量规划：由于接入点周边民居较多， 限 制性条件必须考虑更充分 ； 5、发电量评估：依据测风数据与地形图，需 要 精细化的地形输入 与 定制化的软件模型 。 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 算 分散式前期开发遇到的问题 ？ 这里的资源情况怎么样？ ？ 主风向是哪个方向？这个位置位于哪个区域， 详细坐标点是什么？ XX镇？ XX村？ ？ 这块区域面积有多大？ ？ 这块区域能做多大容量？ 5MW？ 30MW？ ？ 有没有初步的报告可以参考？ ？ 这里有哪些限制性因素？ ？ 这个区域 是否适合采用高塔筒？  风电发展脚步加快，优质资源逐渐减少  响应 党中央绿水青山就是金山银山政策，全国严格规定严守生态红线 序号 资料名称 主要内容 收资单位 1 地形图 风电场区域地形图 市 /县国土局 2 电量系统规划文件 （含报告和电网接 线图） 地区或成熟电力概况及发展规划 市电力公司计划科 3 气象水文资料 风电场区域常规气象和长期测风站风向风速等 市 /县气象局 4 土地属性分布资料 风电场范围内及周边功能属性 市 /县国土局 5 卫星航片 风电场范围捏地物地表分布 市 /县国土局 6 矿藏分布图 风电场内矿产分布 市 /县国土局 7 自然保护区范围图 保护区分布 市 /县环保局 8 环境敏感点、水源 地等生态分布图 国家保护物种栖息繁殖迁徙地 市 /县环保局 9 军事设施分布 风电场军事海洋管理区区域范围 市 /县军事局（人武部） 10 旅游保护范围资料 风电场区域旅游保护资料及规划 市 /县旅游局 11 市县设施规划（界 限） 明确市县建设总体规划 市 /县规划局 12 文物景区 项目所在区域及附近存在文物资料景区资料 市 /县文物局 13 区域风电场规划报 告 风电场规划 市 /县发改委 电 量 计 算 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. New FreeMeso宏观选址平台 大数据支持地理信息分类、识别 ，气象数据查询 提升 效率 2倍 ，提高精度 50% 土地分类数据 切变分布数据  资源开发 ：目标资源区域推荐，风机自动排布，测风塔自动推荐，风资源 报告自动生成，县域风图谱下载；  格点 数据 ：中尺度数据和降尺度数据下载；  踏勘 管理 ：设计方案管理，踏勘项目管理，踏勘成果查看和 kml下载，踏 勘报告下载 http://newfreemeso.goldwind.com.cn/#/index 气象地理环境数据库 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 算 电 量 计 算 开发与资源规划解决方案 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 算 电 量 计 算 开发与资源规划解决方案 河南省地势 呈望北向南、承东启西之势，地势西高东 低。河南省东西、南北跨度较大，约 550km，大部分地处暖温带，南部跨 亚热带 年平均 湿 度为 53.5%~73.3%, 年平均 气温 13.2～ 17.6℃， 年平均空气密度 1.133kg/m3~1.226kg/m3。河南省整体资源较好区域主要集中在中东部平原区域， 大气稳定度较高，风切变较大，适用于低风速高塔架机型。 其中河南省西北部区域，如焦作、新乡等区域，处于太行山脉至平原区域过渡区域，整体风资条件较差，湍流较大。河南省西南部区域，如南 阳中西部、洛阳南部等区域，整体资源条件一般，且地形多为山地，建设成本较高。 风速 区域 说明 4m/s~5m/s 西南部 、 西北部 4m/s-5m/s风速段主要分布于于南阳市西部、平顶山市西部、洛阳市和焦作市、信阳市东南部山区 5m/s~6m/s 中 东部 5m/s-6m/s风速段主要分布在河南省中部、东部大片区域 6m/s以上 三门峡区域 6m/s风速段主要分布在 三门峡 海拔较高山地 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 算 电 量 计 算 分散式测风解决方案 抢电价？不到一年 不存在的！！！ 创新技术助力分散式 减少规划时间 最少 0-3月解决测风问题 I II III IV 2020年 风电指导 价 0.29 0.34 0.38 0.47 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 算 电 量 计 算 分散式测风解决方案 虚拟测风塔技术 激光雷达补充测风更精准的计算结果 历史测风 运行风场 合理数量 可控偏差 大数据信息库 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 分散式测风保障 -大数据技术 大数据信息库 -风巽平台 6000+座测风塔数据31000+机组数据 自动寻找附近 20km内测风塔自动匹配临近风场风速与电量 定位 —寻塔 —寻风场 —确定资源 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 分散式测风保障 -组合测风技术 GoldWRF虚拟测风 -弥 补测风塔代表性不足 激光雷达补充测风 -弥补测风塔 代表性不足、风险识别 桁架式观测网 -长期测风、规 划设计可研编制中国 唯一 的主机厂商 全程参与了最新的 IEC61400-15风资源评估国际标准 制定 ， 在长期订正、水平外推、发电量计算等 方面借鉴了大量 -15标准中的 国际先进经验 形成区域化定制图 谱，虚拟测风塔数 据较实际偏差 0.1~0.3m/s，相 关性与准确性均远 优于市场上中尺度 数据。 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 分散式测风保障 -组合测风技术 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 相比 MERRA2和 ERA5数据， GoldWRF虚拟测风塔时间序列数据模拟结果表现更好 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 分散式测风保障 -组合测风技术 激光雷达 50+ 分散式项目支持 (个 ) 52 分散式测风次数 (次 ) 143 激光雷达补测技术： 利用激光雷达移动便捷，观测域更广的特点，对 分散式项目进行 短期 补测风，通过 3-6月的补测， 确定项目内的 风切变、湍流等风参数，确保机组 的安全性 ，降低投资不确定性。 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 分散式测风保障 -组合测风技术 场景一：场区内（平原、山地）有完整年测风塔 场景二：场区内（平原、山地）有测风塔，但测风塔测风时间不满足一年。 场景三：平原场区内无测风塔，附近 10km内有测风塔数据。 场景四：山地场区内无测风塔，附近 3km内有测风塔，且海拔落差不超过 100m。 场景五：平原场区内无测风塔， 10km内无测风塔。 场景六：山地场区内无测风塔， 3km内无测风塔（或者 3km内有测风塔，海拔落差高于 100m）。 安全性、经济性：测风塔数据评估 安全性： 测风塔数据 评估 经济性：测风塔 +虚拟测风塔 ，对风速精准评估 安全性： 周边测风塔 +激光雷达 经济性： 周边测风塔 +激光雷达 +虚拟测风塔 安全性： 周边测风塔 +激光雷达 经济性： 周边测风塔 +激光雷达 +虚拟测风塔 安全性： 激光雷达 经济性： 激光雷达 +虚拟测风塔 安全性： 激光雷达 经济性： 激光雷达 +虚拟测风塔 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D.  风速数据插补差异 0.13m/s，发电小时数相差 79h，按照平价电价 0.47元计算，每年收益相差 185.65万元 1month 3month 6month 9month 12month 15month BSR 0.2124 0.1319 0.0672 0.0442 0.0319 0.0292 MTS 0.2067 0.1362 0.1105 0.0686 0.0243 0.0404 SS 0.1965 0.1214 0.0590 0.0461 0.0330 0.0323 TLS 0.2047 0.1239 0.0602 0.0496 0.0350 0.0332 VR 0.2128 0.1311 0.0685 0.0502 0.0347 0.0340 WBL 0.2265 0.1386 0.0716 0.0493 0.0342 0.0349 LLS 0.1833 0.1073 0.0701 0.0463 0.0377 0.0317 1、季节因素对长期订正的影响十分重要，随测风时间增加，风速订正不确定度会明显降低。 2、在进行长期订正时，不仅要注意风速的变化值，同时要注意 K值的变化幅度，避免造成风功率密度产生较大差异。 3、 线性回归 方法在风速订正上与其他方法差异不大，但会较大幅度改变 K值，对发电量计算产生较大影响。尤其是实测 风速 K值较小时，误差会更加明显。 4、 优化 后的算法与其他 MCP算法相比，在风速、 K值和发电量计算上误差较小且表现较为 稳定。 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 数据长期订正 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 规划 -防患于未然 分散式项目位于电力负荷较大的地 区，此类地区居民较多。因此， 前 期设计 一定要考虑 距离、噪音、光 影等问题 ，保证机组的环境友好性！ 建成后的风电场，每降低 1dB的噪音， 大约损失 40h，一个 4万的风电场大 约 20年损失 1504万 。 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 规划 -限制因素识别  以 无人机、卫星影像图作为输入基础，保障清晰度与时效性  民居识别准确率达到 95%以上 如何有效识别风电场的影响因素，降低不确定性？ © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 规划 -噪音计算 精 准识别噪音，前期调整防患于未然 分类 分类描述 昼间 夜间 0类 疗养区，高级别墅区 50 40 1类 居住，文教单位 55 45 2类 居住，商业，工业混杂区 60 50 3类 工业区 65 55 4a类 公路附近 70 55 4b类 铁路附近 70 60 声环境质量标准 （ GB 3096） 昼间（ 06:00-22:00），夜间（ 22:00-06:00） 计算噪音，根据 45dB噪音圈避开机组排布 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 规划 -光影计算 光影分析，做好协调预防 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 规划 -设计 无人机信息采集 —— 发电量、道路、线路一体化设计 —— 经济性评价 —— 三维可视化呈现 三维可视化，所见即所得 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 智能化 CFD平台 -风匠 传统仿真 ① 计算效率慢，复杂 项目至少需要 10个小时 ② 商业软件中模型对于中国的地形和气象条件覆盖 不足 ③ 无经验迭代 传统的测风 /测绘 商业软件WAsP/WT 个人经验调整 技术创新 适用于复杂地形大规模 自适应网格 生成技术 致动盘 尾流模型 地形几何模型 笛卡尔网格生成 平面网格到地表网络投影 大气边界层内网格生成 最终网格 显著降低评估偏差 兼顾计算效率 Wind Speed [m/s] 数字化 3D仿真（全额上网） 特点：容量大，范围大，郊区 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 三维高精度 CFD技术 高精度 仿真（余电上网） 特点：容量小，范围小，城区 1m*1m*1m高精度仿真 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 前 期 开 发 测 风 环 节 数 据 分 析 容 量 规 划 电 量 计 算 后评估增功提效  经过后评估某风电场平均对风偏差 5.06deg； 升级 后平均对风偏差 2.226deg。  控制程序修正偏航误差后， K值提高 4.1%，年平均发 电量提升 3.38%； 偏航误差优化前后  后 评估研究与技术提升，深挖风电场运行数据特点， 运行风电场电量提升 2~4% © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 22 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D.  建设及运行情况 • 风电场风切变 0.3， 120m高度年平均风速 5.5m/s • 采用 5台 GW121-2000kW机组，高度 120m • 可利用率 99.65% ， 2019.01.01~2019.12.31发 电 小时数 总计 2380h 河南兰考 10MW分散式项目 • 大 数据 ——获取周边测风塔数据 • 地物 识别 ——规避居民区等限制性 区域 • 电量模拟 ——自主风资源开发平台 分散式风电案例 -全额上网 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 分散式风电案例 -自发自用 运行机组风速数据 ---3.11m/s@85m 雷达测风 ---4.37m/s@125m 预建点位（虚拟测风塔技术） ---4.42m/s@125m 2019.4-2020.3年实际运行 情况还原 到机舱前 风速到自由流， 风速 4.48m/s@125m，年发 发电小时数 1700h。 虚拟测风塔 +激光雷达，三个月时间完成测风、资源评估 虚拟测风塔、激光雷达、完整年实测风速分别为 4.42m/s， 4.25m/s， 4.48m/s。 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 未来可期 收益率 电价 地形评级 工程造价 发电小时数 风速 数据 数字化 工具 助力快速规划 中尺度 数据 测风 塔数据 地形数据 限制性 因素区域 风资源 数据库 Newfreemeso 自动排布 容量规划 资源评估 电量评估 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 未来可期 -指导价 风速 区域 电价 等效小时 数 达到 8%收益 时造价范围（ m/s） （元 /千瓦 时） （ h） 4.8~5.1 南阳市中西部、洛阳市 北部、焦作市、平顶山 市西部的平原地区 0.47 1876~2121 6000~6500 5.1~5.2 信阳市、驻马店市、南阳市东部的平原地区 0.47 2121~2201 6600~7000 5.2~5.4 漯河市、周口市、平顶山市东部、许昌市 0.47 2201.4~2359 7100~7500 5.4~5.6 商丘市、开封市、郑州 市、新乡市、鹤壁市、 濮阳市、安阳市 0.47 2359.4~2513 7600~8000 ＞ 5.6 三门峡市 0.47 2513 ＞ 8000 河南省分散式项目风资源 -收益反算情况 风切变小于 0.17 风切变大于 0.17 测风塔数据库 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 未来可期 -平价 平价风资源总容量为 839.63万 kW，主要集中在平原区域 ，占 总开发量的 75%以上，其中商丘 、周口、三门峡、开封与郑州五个 市的平价风资源容量占全省的 66%以上。 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 未来可期 -平价 中东南部重点省份平价 技术可开发区域 江苏 山东 广西 天津广东 28 © GO LDW IN D SCI EN CE & TEC HN OL OGY C O., LT D. 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