2024中国可再生能源大会：沙戈荒大型风电基地风能资源特性分析及优化设计探讨

沙戈荒大型风电基地风能资源特性分析及优化设计探讨北京瑞科同创科技股份有限公司2024年8月历十我跳画到百年鸡班历十我跳画到百年鸡班前言专业的新能源技术服务商专业的新能源技术服务商前言沙戈荒风电的“前世今生”额尔齐斯河河谷风区*准噶尔盆地风区*4米区三塘湖-淖毛湖风区4米区阿拉山口风区罗布泊风区新疆达坂城风电场新疆九大风区+1=十大风区前言同同见前言中国沙漠分布流动沙漠戈壁库布齐沙漠乌兰布和沙漠格里沙漠库布齐沙漠乌兰布和沙漠格里沙漠柴达木沙漠库姆塔格沙漠古尔班通古特沙漠塔克拉玛干沙漠·沙漠总面积68.78万平方公里，占国土面积7.16%,分布在北方的10个省、区。区域称之为沙漠，主要有11个沙漠，其中著名“八大沙漠”面积约60万平方公里。·东部半干旱或半湿润区中由固定、半固定沙丘覆盖的区域则称为沙地，主要有7个沙地。气候条件·高原山地阻隔水汽，气候干旱·河流欠发育，流水作用微弱·物理风化和风力作用显著物质条件·岩石物理风化的碎屑物质专业的新能源技术服务商专业的新能源技术服务商动力条件(包括沙丘及风性地》占全国贴地面积百分比沙戈荒新能源基地分布专业的新能源技术服务商戈壁面积地戈壁面积地0000年齐G可0年齐G可0③①①呼后特特的家价家价资资迎迎安安我会子拆拉回拆拉回城城5阳南南长出长出d石中国主要沙漠的面积(万平方千米)元d石中国主要沙漠的面积(万平方千米)元声审批海南部部规划容量(万千瓦)区域一库布齐沙漠内蒙古腾格里沙漠内蒙古、甘肃、内蒙古内蒙古、甘肃区域二沙漠新疆新疆区域三新疆柴达木沙漠青海海南州戈壁青海合计瑞科科技沙戈荒区域项目分布示意图瑞科科技沙戈荒区域项目分布示意图风的风的成因太阳辐射不均—→温差—→压差—→风大气(三圈)环流海(湖)陆风局地环流峡谷(峡管)风地形加速(爬坡)风风风电项目湍流强度相对较小风况变化较大部分地区冰冻严重中国地形与风资源分析图PROFESSIONALNEWENER(1000~1050米)(1000~1600米)(1000~1050米)区金昌市(1100~1500米)(1100~1500米)(1200~1600米)巴丹吉林沙漠(2300万)乌兰布和沙漠(2100万)腾格里沙漠(4500万)巴丹吉林沙漠(2300万)乌兰布和沙漠(2100万)腾格里沙漠(4500万)库布奇沙漠(3900万)200+测风塔库布奇沙漠(3900万)专业的新能源技术服务商PROFESSIONALNEWENERGYTECHNICALSERVIC区域一腾格里沙漠乌兰布和沙漠库布齐沙漠区域一风能资源分布图(120m高度)专业的新能源技术服务商专业的新能源技术服务商石喘山市吴忠市等的里心道10吴忠市武威市阿勒泰地区(300~1000米)吐鲁番地区专业的新能源技术服务商(1000~2000米)(1000~2000米)沙戈荒基地成风机制分析100+测风塔古尔班通古特沙漠(1000万)天山北麓戈壁/840万)区域二风能资源分布图(120m高度)专业的新能源技术服务商5.2~8.56.2~10.2阿勒泰地区克拉玛依市昌吉回族自治州专业的新能源技术服务商哈密地区库木塔格沙漠(800~3000米)库木塔格沙漠库木塔格沙漠(800~3000米)青海柴达木沙漠柴达木沙漠-(1200~1600米)海南州戈壁(1100~1500米)沙戈荒基地成风机制分析沙戈荒基地成风机制分析100+测风塔海南州戈壁3250万瑞科科技区域三风能资源分布图(120m高度)沙戈荒基地成风机制分析PROFESSIONALNEWENERGYTECHNICALSERVICE区嘉峪关市嘉峪关市海西蒙古族藏族自ee8沟南川戈壁果路麻我自治址瑞科科技沙戈荒区域项目分布示意图中国沙漠、戈壁和绿洲分布新疆天山北麓戈壁25座测风测光项目新疆阜康市100万光伏项目勘察设计×新疆古尔班通古特沙漠30座测风测光项目人迎甘肃省巴丹吉林沙漠80座测风测光项目内蒙古乌兰布和450万千瓦风电项目测风项目宗题高留拉蓄百万千瓦风光氧+基础设施一体化低碳园区毛乌素沙地30座测风测光项目1①改新疆库木塔格沙漠30座测风测光项日人青海海南州龙壁75座测风测光项目人青海青豫直流二期茫崖冷湖50万千瓦风电项目勘察设计网g玉~~⊗建济南盗港盗港m内蒙古库布齐沙漠基地科研课题人内蒙古库布齐沙漠45座测风测光项日宁夏腾格里沙漠50万千瓦风电项口可研和察设计自风资源评估课题项目民内蒙古腾格里沙漠腹地雷达测风课题项目上然中国主要沙漠的面积(万平方千米)点尔班通古特沙⑤科尔给沙地中国沙漠、戈壁的分布面积(万平方千米)沙戈荒基地风能资源特性分析沙戈荒基地风能资源特性分析高温/温差大流动沙丘/风蚀区域二、三区域二、三风况分布均匀风资源特性湍流强度相对较小部分有极端风速风切变较小部分有极端风速风切变较小平均气温(℃)最低气温(℃)最高气温(℃)温差(℃)区域一巴丹吉林沙漠乌兰布和沙漠区域二古尔班通古特沙漠1古尔班通古特沙漠2天山北麓戈壁1天山北麓戈壁2区域三最大温差日最低气温(℃)最大温差日最高气温(℃)日最大温差(℃)区域一10月9日4月12日6月22日沙戈荒地区冬季最低气温低，夏季气温高，年内温度变化大。日内温差也很大。区域一规划地区海拔较高，空气密度较低，年蒸发量约为年降水量的20-40倍。移动沙丘，严寒酷暑，沙暴频繁、砂砾和土壤腐蚀都给风机基础、塔筒型式和叶片设计提出了新的挑战。专业的新能源技术服务商PROFESSIONALNEW专业的新能源技术服务商PROFESSIONALNEW986540区域一区域二“稳定性”,风速日变化幅度较小，年变化幅度也较小。区域风资源特性：沙戈荒的峡管区域多表现为双峰分布、风速年变化和日变化大如小草湖风区、十三间房风区区域，此类风况经常表现为较小风速和较大风速沙戈荒基地风能资源特性分析沙戈荒基地风能资源特性分析地形比较开阔的区域，湍流曲线和IEC峡管区域风速频率Weibull拟合度相对较低，小风速段的湍流要高于IEC湍流标准曲线，9m/s之后的曲线形状与IEC较为接近，整体湍流介于C类和B类之间。区域一测风塔100m高度测风时段内，实测区域一测风塔100m高度测风时段内，实测年最大风速均不超过30m/s,推算到标准空气区域一区域二(平坦区域)区域二(峡管区域)区域三(平坦区域)区域三(峡管区域)区域风资源特性：区域一风切变属于中高水平，适合较高塔筒；区域二风切变较小。区域一区域二区域三新疆、青海地区热力稳定度多不稳定、地表粗糙度小，地形变化不大，故整个区域风速随高度提升变风电机组定制化风沙大风机塔筒选型电气设备选型风机塔筒选型电气设备选型建构筑物设计针对沙戈荒特殊环境针对沙戈荒特殊环境相关设计建议环境特征强紫外线地层结构差异大地基承载力不足防沙固沙4.1风力发电机组定制化靠运行。材料制作叶片、耐高温低温润滑油。设计有效的防尘结构，如增加风沙防护罩、空气滤清器等以减少沙尘对机组的影响。防紫外线涂层、阴极保护等技术，减缓油漆、镀层等老化速度。混凝土塔筒的材料特征及结构型式更加适用于沙戈荒的特殊环境。混凝土塔筒具有较大的刚度和稳定性，能够承受复杂多变的风载荷，保证风力发电机组的安全运行。混凝土塔筒自身重量较大，能够提供更好的稳定性，减轻基础的承重负担，提高基础抗倾覆能力。混凝土材料能够抵御各种环境因素的侵蚀，如紫外线、氧化、腐蚀等，减少维修和更换的频率。混凝土的高阻尼特性有助于减少振动在塔架结构中的传递，从而降低风电机组运行时的振幅，提高发电效率。4.3电气设备选型提高设备外壳的防护等级、材料的材质，以实现无灰尘进入设备内部，提升抗老化能力。选取电缆绝缘材料时，选用抗老化、耐高温和大温差的材料；在计算电缆电流容量时，应留有裕度，并适当加粗线径。为了确保设备的安全性和稳定性，应将设备外壳进行接地处理，并选用防雷模块产品，或采用外接两用保护器。门窗应避开迎风面；外墙做好保温隔热；减少迎风面门窗数量和面积，提高门窗的抗风、防尘、密封性能。风沙流破坏性较强，地基土疏松，应选择刚度和强度较好的结构形式，以提高建构筑物承受风压、风振作用的能力，及地基变形能力。高温、干燥、风沙侵蚀的反复作用下，建构筑物外墙饰面易开裂、老化，应提高外墙饰面的抗开裂、抗老化性能。4.5地基处理或深基础沙戈荒地区地基往往存在多种土层结构，包括松散的沙土、软弱的黏土以及坚硬的岩石等，地质条件差异显著。由于沙土和黏土的天然特性，这些土层通常具有较低的承载能力，且易变形不稳定，难以满足大型建构筑物的荷载要求，需要采用深基础、桩基础或者地基处理后使用。采用强夯法、振冲密实法等加固技术，提高沙漠地基的承载力和稳定性。利用化学材料对沙漠地基进行加固处理，提高其抗剪强度和耐久性。利用桩侧阻力和桩端阻力将上部荷载传递至深层土体中，使桩基与周围土体共同承担荷载。沙漠地域桩成孔较困难，旋挖钻孔灌注桩基本可以解决塌孔、沉渣过厚、清理困难等问题。采用两种或两种以上的材料组成复合地基，以提高地基的承载力和减小沉降量。工程中常将振冲法与灌注桩结合使用，以提高灌注桩浅部的摩阻力，从而缩短桩长，降低施工难度。结合工程实际，还应采取防沙、阻沙措施，确保新能源设备运行稳定。草方格固沙是一种常用的固沙方法，其原理是利用草方格将沙丘固定在一起，防止沙丘移动。草方格可以选择各种草本植物，如沙棘、沙蒿等。石方格固沙是利用石头将沙丘固定在一起的方法。石方格可以选择各种石材，如花岗岩、石灰岩等。石方格固沙的优点是稳定性高、使用寿命长。生物固沙是通过种植植物来固定沙丘的方法。常用的植物有沙棘、沙蒿等。生物固沙的优点是改善土壤结构、提高土壤有机质含量。林带绿篱是在沙漠边缘地带建设防护林，可以形成一道天然屏障，有效阻挡风沙侵袭。防护林应该选择抗风沙、耐旱的树种，例如胡杨、沙柳等。阻沙栅栏是通常由耐候性强、结构坚固的材料制成，如高强度钢材或耐用塑料。其密集的栅栏结构能够阻挡风沙的移动，使风在经过栅栏时速度减缓，降低风沙对周边环境的侵蚀作用。2N41N640002#002雷达补测A87m。人瓦5园8专业的新能源技术服务商本项目地处乌兰布和沙漠，地势起伏●风切变0.2~0.22●湍流强度0.13~0.15专业的新能源技术服务商专业的新能源技术服务商案例一：内蒙古阿拉善某60万千瓦风光氢氨项目本项目地处乌兰布和沙漠，地势起伏较大、地貌为半移动沙丘。地表风积沙结构松●风力发电机组塔筒拟采用钢-混塔架●基础采用旋挖钻孔灌注桩●混合型泥浆增强护壁专业的新能源技术服务商专业的新能源技术服务商案例二：青海冷湖某30万千瓦风电项目平坦，地貌为戈壁。地表主要为砂砾土地基●风切变0.08~0.1●湍流强度0.07~0.09案例二：青海冷湖某30万千瓦风电项目本项目地处柴达木盆地西缘，地形相对●风力发电机组塔筒采用钢塔筒●基础采用重力式扩展基础●部分机位采用级配碎石换填处理专业的新能源技术服务商专业的新能源技术服务商案例三：新疆阜康某100万千瓦光伏项目地处古尔班通古特沙漠南缘，地形相对平坦，地貌多为戈壁。地表主要为粉砂、粉土地基土层以粉砂、粉土为主，力学性质较好，中腐蚀性，且盐渍土溶陷等级为中~强溶陷。●光伏支架采用固定式钢结构支架●基础采用灌注桩基础●通过防排水措施解决盐渍土溶陷问题北京瑞科同创能源科技有限公司(简称“瑞科科技”)作为一家新能源领域综合性的技术服务集团公司，专注于风能和太阳能发电项目规划选址、测风测光、可研、勘察设计、工程建设、第三方公司汇集了一批新能源领域专业技术人才，是国家认定的高新技术企业，并荣获北京市“科技型中小企业”、北京市“专精特新”中小企业认定。团队核心成员从业时间超过20年，是国内较早从事风电行业技术服务的团队，公司现已具备工程咨询、设计、勘察专业的新能源技术服务商公司员工超400人，总部位于北京，下设西南分公司、国际事业部、海上事业部、北方事业部、华东事业部、西北事业部、东北事业部、华中事业部等多个分支机构，并在东南亚、北美洲、南美洲及中北亚各自设有区域团队，在全球范围内发展壮大，以满足世界各地客户的需求。O上O上中北亚代表处9东南亚公司南美公司★北京总部9吉隆坡/新加坡，东南亚公司9巴