创新技术破局分散式风资源评估困境-王海斌-金风科技-solarbe文库

资源描述：

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 53.573.3, 年平均气温 13.2～ 17.6℃，年平均空气密度 1.133kg/m31.226kg/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/s5m/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/s6m/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 0.10.3m/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（ 0600-2200），夜间（ 2200-0600）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 24 © 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 ， 2019.01.012019.12.31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/s85m 雷达测风 ---4.37m/s125m 预建点位（虚拟测风塔技术） ---4.42m/s125m 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/s125m，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） 4.85.1 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 18762121 60006500 5.15.2 信阳市、驻马店市、南阳市东部的平原地区 0.47 21212201 66007000 5.25.4 漯河市、周口市、平顶山市东部、许昌市 0.47 2201.42359 71007500 5.45.6 商丘市、开封市、郑州市、新乡市、鹤壁市、濮阳市、安阳市 0.47 2359.42513 76008000 ＞ 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. THANKS 新疆金风科技股份有限公司 XINJIANG GOLDWIND SCIENCE TECHNOLOGY CO., LTD