200MW风电场工程项目可行性研究报告

甘肃瓜州北大桥第三风电场200MW工程可行性争论报告 2-2-15瓜州北大桥第三风电场200MW工程可行性争论报告风能资源区域风能资源概况2.37kW，风能总储量居全国第五位。依据全省气象800kW.h/m２150W/m２以上，有6000h2.1。气象站测站高程平均风速风能密度气象站测站高程平均风速风能密度风能年储量〔m〕〔m/s〕〔W/m2〕〔kw.h/m2〕玉门镇15263.6162.21080.9马鬃山19624.6148.11017.0鼎11773.3138.9833.6瓜州11713.4140.4875.1瓜州气象站气象站概况瓜州县气象站位于瓜州县城北门外，东经95°46′，北纬40°32′，海拔高程195111971～2023年30年气象资料统计，年平均气温8.8℃，年平均气压884.2hpa，年平均水汽压5.3hpa，年平均降水量6.9d，6.6d2.2。EL15-2/2A项目2.212瓜州气象站气象要素统计表〔1971～2023年〕3 4 5 6 7 8 9 10 1112全均气压(hpa) 890.887.884.项目2.212瓜州气象站气象要素统计表〔1971～2023年〕3 4 5 6 7 8 9 10 1112全均气压(hpa) 890.887.884.882.880.876.875.877.883.888.891.892.84.平平均气温(℃).3.8极端最高气温10.620.725.435.035.838.739.640.436.731.323.612.140.4极端)气温-29.-23.-19.-10.-5.3-2.9-15.-27.-27.-29.(汽压.5.69.712.311.0.9.352383128293843424040485641降水量mm)3.73.310.313.31.51.353.6平均风速(m/s)3.0最多风向EEEEEEEEEEEEE频率〔％〕36393932322724313230333232多年年平均风速瓜州县气象站自1951年建站以来已有57年的气象观测资料，本阶段选取近30年1978～20232.32.1。从图表中可以看出，从70302.62m/s，近2.36m/s102.13m/s1991平上。表2.3 瓜州气象站1978～2023年年平均风速统计表年份平均风速(m/s)年份平均风速(m/s)19783.219932.519793.219942.419803.419952.319813.519962.619823.319972.519833.019982.019843.019992.319853.020232.119863.020232.419872.720232.4年份平均风速(m/s)年份平均风速(m/s)19882.820232.019892.920232.019902.720232.019912.620232.019922.620232.1均值2.6风速(m/s)风速(m/s)4.03.53.02.52.01.51.00.50.0890年份2.11978～2023月平均风速2.4，1978～20232.22～57～10月风速较小。表2.4 速统计表

风速：m/s月份123456789101112平均风速3.33.02.32.6风速(m/s)风速(m/s)4.03.53.02.52.01.51.00.50.0123456789101112月份2.2瓜州气象站1978～2023风向玫瑰图NNNW30NNENW20NENNNW30NNENW20NEWNW10ENEW0EWSWESESWSESSW S图2.3 瓜州气象站风向玫瑰图风电场测风资料测风塔状况112.5，2.4。表2.5 北大桥风电场各测风塔根本状况表测风塔0392#112#3597#1304#4404#4738#4744#4893#5963#6322#

塔高〔m〕40707070707070707070

测风时段1998-11-24～1999-12-92023-11-1～2023-11-12023-5-26～2023-6-142023-12-27～2023-7-12023-1-27～2023-6-142023-1-27～2023-6-172023-1-27～2023-6-242023-1-27～2023-6-132023-5-7～2023-6-262023-5-20～2023-6-262023-5-20～

坐标〔N，E〕40°35.5′95°46.7′40°35.7′95°46.6′40°35.2′95°50.7′40°40.3′95°32.1′40°36.9′95°56.5′40°41.3′96°14.1′40°42.9′95°42.3′40°43.0′95°47.5′40°42.6′96°17.5′40°39.5′95°46.0′40°46.3′

高程〔m〕1205121312661203120313971302132814291249

测风塔配置风速：10、30、40风向：10、40风速：10、25、50、60、70风向：10、70风速：10、40、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70风向：10、70风速：10、30、50、70、

仪器NRGNRGNOMADNRGNOMADNOMADNOMADNOMADNRGNRG6070# 100

2023-6-26

95°45.1′

1390

90、100风向：10、70、100

NRG测风数据检验与处理合理性进展了推断，检验出不合理的数据和缺测的数据。2.0检验、范围检验、相关性检验和风速变化趋势检验，检验工程如下：0m/s～40m/s；0°～360°；当切入风速大于5.0m/s时，风速和风向连续6h无变化；小时平均风速变化小于6.0m/s；相隔高度在1m～20m条件下平均风速差小于2.0m/s；相隔高度在21m～40m条件下平均风速差小于4.0m/s；当切入风速大于5.0m/s时，风速标准差值小于10。2.6。塔号112#〔2023.11～2023.10〕塔号112#〔2023.11～2023.10〕112#〔2023.1～2023.12〕3597#〔2023.6～2023.6〕1304#〔2023.6～2023.6〕4404#〔2023〕4738#〔2023〕4744#〔2023〕4893#〔2023〕5963#〔2023〕6322#〔2023〕6070#〔2023〕应有数据缺测数据不合理数据有效数据有效数据完整率525604374444814291.59%5256001455241599.72%5270408595184598.37%527040655263999.88%52704325662021993637.83%52704331744861904436.13%52704310082742142240.65%52704328352701959937.19%5270445591193692013.13%527044735819532710.11%527044834810942478.06%检验测风数据觉察的问题及处理方法：对年份进展了修改后，和其他测风塔同期测风数据进展相关分析，相关系数仅为0.22023，22920233120230.9关性较好。10m70m10m3〕3597#70m20239260650～2023926日16：0040m570m40m4经检查0112#测风塔缺测2023-06-01～2023-06-302023-11-01～2023-01-01、2.7。2.7北大桥各测风塔实测不同高度月平均风速统计表测风塔0392#测风塔0392#(1998.12-1999.11)0112#(2023.11-2023.10)0112#(2023.01-2023.12)3597#(2023.6-2023.6)1304#(2023.6-2023.6)4404#(2023)4738#高度123456789101112平均40m7.39.05.97.6410m460m7.28.010.0770m010m6.05.96.05.8460m7.2170m7.3210m7.06.77.06.0840m7.2670m7.7310m5.56.06.78.0230m5.76.05.96.9850m7.2170m7.0210m5.05.15.6930m350m770m210m730m2高度123456789101112平均50m7.67.07.1370m7.08.57.0310m430m150m470m210m430m450m6.48.06.68.07.77.2170m8.38.07.3510m6.05.55.7630m7.06.46.7250m570m7.77.07.3610m230m050m570m8.07.57.6910m5.86.05.9530m550m170m990m2测风塔(2023)测风塔(2023)4744#(2023)4893#(2023)5963#(2023)6322#(2023)6070#(2023)100m24738#1304#测风塔、4738#3597#70m0.810；47383597#70m0.832，主风向相70m2.6，2.8。70m4738#到两套4738#测风塔2023-06-12～2023-06-13一整年的测风数据。相关插补后两套2.7。13044738#表2.8 1304#与4738#、3597#与4738#测风塔70m13044738#象限相关方程相关系数象限相关方程相关系数NY=0.953X0.557SY=0.925X0.760NNEY=0.916X0.769SSWY=0.969X0.909NEY=0.878X0.749SWY=1.106X0.921ENEY=0.916X0.810WSWY=1.017X0.661EY=0.978X0.896WY=1.133X0.864ESEY=0.982X0.920WNWY=1.172X0.854SEY=1.007X0.710NWY=1.045X0.725SSEY=0.911X0.372NNWY=0.963X0.67535974738#象限相关方程相关系数象限相关方程相关系数NY=1.132X0.747SY=0.905X0.923NNEY=0.982X0.669SSWY=0.900X0.935NEY=0.921X0.760SWY=1.107X0.930ENEY=1.019X0.792WSWY=1.020X0.693EY=0.901X0.918WY=1.118X0.848ESEY=0.982X0.943WNWY=1.200X0.872SEY=0.963X0.773NWY=1.092X0.743SSEY=0.992X0.646NNWY=1.114X0.759测风塔4738-1304(2023)4738-测风塔4738-1304(2023)4738-3597(2023)高度123456789101112平均10m5.6530m6.4850m6.9470m5.77.08.57.06.05.97.2010m5.7030m7.37.05.66.5150m8.18.06.57.2270m6.57.08.57.07风速(m/s)风速(m/s)109876543597#1304#4738#-1304#4738#-3597#3123456789101112时间(月)图2.7 4738#测风塔和1304#、3597#测风塔同期月平均风速变化曲线测风塔代表性分析2.7，各测风塔不同高度实测0风向和主风能方向稳定且全都，以东〔E〕风的风向、风功率最大和频次最高，东风风6.47～33.27%，33.12～66.89%。风电场区域四周有11个测风塔，其中5963#4738#测风塔位于北大桥第三风电场场址四周，有一年以上的测风数据，且有接近预装风机轮毂高度(70m)的测风资料。经对4738#与1304#、关系数都在0.95以上。说明4738#2.11。测风塔测风塔间距测风高测风塔测风塔间距测风高总体相关分象限相关系数〔主风向〕〔Y-X〕〔km〕度(m)系数ENEEESE4744-130415.1700.9160.9190.9590.9764744-359718.4700.8570.7880.9540.9644738-130459.1700.8180.8100.8960.9204738-359735.5700.8320.7920.9180.9434738-474444.8700.8450.8490.9140.9366070-47447.5700.8620.9350.9870.9256322-47448.3700.8530.9620.9680.9246322-359710.1700.7090.8180.8390.9165963-47385.4700.8580.9500.9910.970测风数据订正4738#测风塔(2023.06.13～2023.06.13)段测风数据进展订正。，1991速根本稳定，1991.07～2023.062.30m/s。而与现场4738#测风塔测风时段〔2023.07～2023.06〕瓜州县气象站平均风速为2.29m/s，与1991.07～2023.06〔18〔2023.07～2023.06〕对长系列平均风测风塔测风时段〔2023.07～2023.06〕实测数据进展订正。风电场风资源计算空气密度30下：1.276

p0.378e10.00366t 1000t(℃)；p(hpa)；e(hpa)。1297#2023863.16hpa，4.6hpa，计算出风电场的空气密度为1.054kg/m3，考虑到现场实测时间较短，该风电场与气象站高程相差不1.093kg/m3。风能计算〔1〕平均风速及风功率密度风速数据推算〔0.11〕，70m4738#-1304#测风塔70m高度年平均风速为7.20m/s，年有效风速〔3.0m/s～7664h，431W/m2。4738#-3597#测风塔70m高度年平均风速为7.57m/s，年有效风速〔3.0m/s～7637h，510W/m2。表2.12 北大桥4738#测风塔年月平均风速、风功率密度统计表测风塔高度61.5m测风塔高度61.5m4738-130465m70m61.5m4738-359765m70m123456789101112平均6.66.05.87.0824538761837350232862247150434827426947.07.88.06.76.05.97.122493946293805113346344805143552792744205.77.08.57.06.05.97.20255403645390524353649492527364286281437.44368387618373502335641574608441484497487.07.06.87.483753946293805113416535856194494935064956.57.08.57.07386403645390524360669600640462506518510风频曲线及威布尔参数风频曲线承受威布尔分布，概率分布函数用下式表示：K ( )K1eA AK

(V)KAV；A、K4738#-1304#10m5.55m/s，平均风功率密度为204W/m2，威布尔参数A=6.2，k=1.77；30m6.60m/s，平均风功率密度为305W/m2，威布尔参数A=7.4，k=1.97；50m7.09m/s，平均风功率密度为382W/m2，威布尔参数A=8.0，k=1.95；61.5m7.16m/s，平均风功率密度为421W/m2，威布尔参数A=8.1，k=1.83；65m7.21m/s，平均风功率密度为428W/m2，威布尔参数A=8.1，k=1.84。70m7.27m/s，439W/m2A=8.2，k=1.84。70m2.82.870m10m5.56m/s，212W/m2，威布A=6.4，k=1.82；30m6.68m/s，308W/m2，威布A=7.4，k=1.97；50m7.40m/s，440W/m2，威布A=8.3，k=1.92；61.5m7.56m/s，497W/m2，威A=8.5，k=1.83；65m7.61m/s，506W/m2，威A=8.6，k=1.83。70m7.68m/s，519W/m2，威A=8.6，k=1.83。70m2.92.970m图2.8 4738#-1304#测风塔70m高度平均风速威布尔分布图图2.9 4738#-3597#测风塔70m高度平均风速威布尔分布图风速、风向特性风向及风速特性4738#-1304#测风塔70m高度年风向和风能玫瑰图分别见图 2.10、2.11，70m2.13。4738#-3597#测风塔70m高度年风向和风能玫瑰图分别见图 2.12、2.13，70m2.14。2.134738#-1304#70m以东〔E〕风的风向和风能频率最高，风向频率占全年的18.98%，风能频率占全年的34.42%。而从表2.144738#-3597#70m而东东北〔ENE〕风的风能频率最高，风向频率占全年的18.22%，风能频率占全年的37.00%。扇区风向扇区风向表2.13 4738#-1304#测风塔扇区风向扇区风向NNNENEENEEESESESSE2.80%2.99%5.04%15.04%18.98%13.19%4.77%2.49%2.03%2.09%4.99%22.23%34.42%13.53%1.72%0.48%SSSWSWWSWWWNWNWNNW2.23%2.47%3.68%6.68%6.96%7.05%3.36%3.31%0.72%1.13%2.16%2.91%4.57%4.52%1.48%1.82%表2.14 4738#-3597#测风塔70m高度全年各扇区风向和风能分布统计扇区NNNENEENEEESESESSE2.30%1.96%3.16%18.22%22.70%9.58%3.88%1.86%1.43%1.35%2.28%37.00%30.93%7.93%1.18%0.34%2.05%2.98%5.37%8.24%6.90%5.91%2.97%2.62%0.57%0.98%3.09%4.32%3.12%3.31%1.16%1.41%风向扇区SSSWSWWSWWWNWNWNNW风向2.14，从风速分布看，风速69.87%,36.48%；12.0m/s～20.0m/s风向扇区SSSWSWWSWWWNWNWNNW风向70m2.15，从风速分布看，风速主要集中在3.0m/s～11.0m/s，占全年的66.14%,风能只占全年的29.83%；12.0m/s～20.0m/s风速段占全年的20.79%，但风能占全年的67.63%；而小于3.0m/s和大于70m2.15。风速段4738#-1304#4738#-3597#风速段4738#-1304#4738#-3597#表风速段4738#-1304#4738#-3597#风速段4738#-1304#4738#-3597#m/s风速风能风速风能m/s风速风能风速风能<0.50.51%0.00%0.63%0.00%134.30%11.86%4.22%9.93%14.97%0.01%4.55%0.01%142.57%8.90%3.48%10.21%26.91%0.08%7.41%0.07%151.95%8.30%2.94%10.61%310.15%0.36%8.99%0.27%161.42%7.31%2.16%9.44%49.19%0.74%9.21%0.63%170.85%5.30%1.30%6.81%58.48%1.34%7.75%1.04%180.44%3.27%0.80%5.00%68.69%2.37%7.92%1.84%190.31%2.64%0.41%2.98%77.91%3.43%7.50%2.76%200.28%2.86%0.39%3.25%86.82%4.40%6.75%3.68%210.07%0.78%0.17%1.69%96.60%6.12%6.33%4.98%220.05%0.59%0.06%0.64%106.07%7.69%6.02%6.50%230.01%0.18%0.01%0.15%115.96%10.03%5.67%8.13%合计100%100%100%100%125.24%11.43%5.09%9.40%风速的年内变化7～10秋季风小，冬春季风大。4738#-1304#测风塔70m高度风速、风功率密度年内变化曲线见图2.1670m2.17。4738#-1304#测风塔70m高度各月风向、风能玫瑰图分别见图2.18、图2.19，70m8～c〕风速的日变化4738#-1304#测风塔70m高度风速、风功率密度年日变化曲线见图2.224738#-359770m2.23，4738#-1304#70m2.24，4738#-359770m2.258、92、312速最小。d)2.16。2.16北大桥风电场各测风塔各高度最大、极大风速统计表(2(2(2塔号 工程100m70m60m50m/40m30m/25m10m最大风速29.7229.5529.3627.8925.991122023.11 消灭日期 2023.12.192023.12.192023.12.192023.12.192023.12.19- 极大风速34.78 35.16 34.78 33.63 32.86005.10)消灭日期 2023.12.192023.12.192023.12.192023.12.192023.12.19最大风速27.6 27.3 26.7 25.5 23.51122023.01 消灭日期 2023.06.212023.06.212023.06.212023.06.212023.06.21- 极大风速006.12)消灭日期最大风速27.2 24.9 22.43597#消灭日期极大风速2023.02.2231.12023.02.22 2023.03.1929.9 28.7消灭日期2023.02.222023.02.22 2023.03.19最大风速26.926.7 25.2 24.11304#消灭日期极大风速2023.02.2231.22023.02.222023.02.222023.02.2231.7 30.1 29.5消灭日期2023.02.222023.07.102023.07.102023.02.22最大风速27.925.8 24.7 22.24744#消灭日期极大风速2023.02.2232.52023.02.222023.02.222023.02.2230.4 30.9 28.6消灭日期2023.02.222023.02.222023.02.222023.02.22最大风速27.026.0 23.4 21.64893#消灭日期极大风速2023.02.2231.62023.02.222023.05.022023.05.0231.4 29.4 27.9消灭日期2023.02.222023.02.222023.05.022023.05.02最大风速25.525.1 24.5 21.94404#消灭日期2023.02.222023.05.022023.05.022023.05.02极大风速30.330.9 30.1 28.6塔号工程100m 70m60m50m/40m 30m/25m 10m消灭日期2023.05.022023.05.022023.05.022023.05.02最大风速24.123.5 22.6 20.14738#消灭日期极大风速2023.05.0231.92023.05.022023.05.022023.05.0232.2 29.9 28.7消灭日期2023.05.072023.05.072023.05.072023.05.07最大风速22.1 20.820.9 19.6 17.36070#消灭日期极大风速2023.06.112023.06.1128.5 28.12023.06.112023.06.112023.06.1128.4 27.7 28.8消灭日期2023.06.112023.06.112023.06.112023.06.112023.05.22〔4〕风切变指数风切变指数按下式计算:1 lg(v2/v)1lg(z2/z1)Z2,m/s；V1:Z1,m/s塔高112#(2023.11-2023.10)112#(2023.01-2023.12)3597#塔高112#(2023.11-2023.10)112#(2023.01-2023.12)3597#1304#4744#4893#工程10m25m/30m40m/50m60m70m90m25m0.122750m0.09920.068360m0.11730.11170.124470m0.11660.11110.19940.108125m0.113350m0.11980.128460m0.11770.12240.044770m0.11610.11870.09860.097640m0.136970m0.12650.100630m0.036350m0.04490.063370m0.04480.05580.044430m0.124250m0.09650.036970m0.10010.06900.117830m0.071550m0.10980.1921塔高工程10m25m/30m40m/50m60m70m90m70m0.10040.13800.055830m0.12484738#50m0.12780.134370m0.12460.12430.109330m0.14005963#50m0.14240.147470m0.12570.10720.046230m0.12456322#50m0.12470.125370m0.12590.12770.131530m0.153750m0.13560.09686070#70m0.12470.08720.072690m0.11850.08330.07170.0705100m0.11860.08660.07910.08520.1204由上表可以看出，第三风电场场址四周的 4738#测风塔50m～70m切变指数为0.1093。4738#0.998，0.1213。4738#0.11。实测年最大风速〔2.18〕，承受极值I5010m29.7m/s，极大风速为41.5m/s。50遇最大风速计算公式为：V u

1lnln( 50 )50_max

501式中：Vu=17.27=0.3152推算至风力发电机组轮毂61.5m、65m和70m高度50年一遇极大风速分别为、51.0m/s51.4m/s0.11)。另对4738#测风塔〔2023.2～2023.6〕70m高度最大风速大于8.0m/s与同期气象站10m：Y=1.0315X+5.005，0.84，相70m5035.6m/s，70m5049.9m/s。4738#V2570m(m/s)y=1.0315x+4738#V2570m(m/s)y=1.0315x+5.005R=0.84201510500246810121416气象站V10m(m/s)图2.26 4738#70m最大风速(>8.0m/s)与同期气象站10m最大风速相关分析2.1830〔1971～2023〕实测年最大风速年份最大风速(m/s)年份最大风速(m/s)197123.0198622.3197227.0198716.0197319.7198816.7197426.0198916.3197524.7199020.0197622.0199116.7197719.0199219.7197822.0199316.0197920.0199416.0198022.0199516.7198121.0199617.0198217.0199715.0年份最大风速(m/s)年份最大风速(m/s)198319.7199814.0198417.7199914.0198518.3202313.7平均19.0〔6〕湍流强度15m/sIT=σ/V式中:V15.5m/s>V>14.5m/s平均风速;σ为相应风速标准偏差。2.19。表2.19 北大桥风电场各测风塔各高度湍流强度比较表塔号100m90m70m60m50m/40m30m/25m10m112#(2023)0.05780.06120.06800.08180.0965112#(2023)0.05960.06360.06950.08580.09873597#0.05830.07610.10171304#0.06200.06600.07200.08374744#0.06170.07260.08030.10374893#0.06200.07310.08480.10184404#0.06250.07020.08460.10694738#0.06190.0