测风塔代表性选址及数量的选择

第二章（2）测风塔的结构、地点 ）测风塔的结构 地点 选择和安装测风塔„用于对近地面气流运动情况进行观测、记录的塔形构筑物，以前多由 地 气流 情 的塔 构筑物 前多 气象、环保部门建造，用于气象观测和大气监测风力发电场（Ch2.2）测风塔„ „为 电 投资建 获 第 为风电场投资建设获取第一手风能资料 能资料 主要功能：环境监测，风、气压、温度、湿度等资源数据采集，为相 应仪器设备的安装做支撑 适用单位：风电场前期规划、气象数据采集、环境监测等部门„风力发电场（Ch2.2）主要内容 要内容„ „ „ „ „ „测风塔的结构 塔的结构 测风塔的地点选择 测风塔的安装 测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构„分类‰ ‰圆筒式 桁架式风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构„结构‰塔架„ „拉绳型 自立型风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构‰ ‰基础 传感器支撑构件 支柱和横梁 满足 传感器支撑构件：支柱和横梁，满足„ „ „ „能经受该处可能发生极端情况下风和冰的载荷 结构稳定 风引起的振动最小 结构稳定，风引起的振动最小 防止环境造成的腐蚀 不要堵塞传感器外罩的排水孔，冰冻条件下积水 膨胀可能会破坏传感器内部元件风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构„结构‰ ‰ ‰电缆 接地和防雷保护装置 测风系统风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构„要求‰ ‰应便于其上安装的测风仪器的维修 在沿海地区，结构能承受当地30年一遇的最大风载的冲击， 表面应防盐雾腐蚀 基础„‰测风塔无论采用何种结构形式，在遭遇当地30年一遇风载时，都不应 由于其基础（包括地脚螺栓、地锚、拉线等）承载能力不足而造成测 风塔整体倾斜或倒塌风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构„要求‰防雷„测风塔顶部应有避雷装置，接地电阻不应大于4欧姆风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构安全标志测风塔应悬挂有“请勿攀登”的明显安全标志测风塔位于航线下方时应根据航空部门的要求决定 测风塔位于航线下方时，应根据航空部门的要求决定是否装航空信号灯在有牲畜出没的方应设防护围栏在有牲畜出没的地方，应设防护围栏主要内容要内容塔的结构测风塔的结构测风塔的地点选择 测风塔的安装测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理尽量远离障碍物；否则在盛行风向的下风向与障碍物的水离不应少障碍物高度的倍碍物的水平距离不应少于障碍物高度的10应选择在风场主风向的上风向位置选择的位置要具有代表性，能够代表场址的主要范围要考虑测风塔附近陡峭地形对低层测量的影响 要考虑土地利用、建筑许可、入场道路等因素测风塔的数量般个测风塔覆盖，少在轮毂高度进 一般120~30MW，至少在轮毂高度进行风速、风向测量，一般风资源测试时间为一年复杂地形条件下需要更多的测量塔测风塔的位置和数量一定要在地形图上先确定，再到现场调整并最终确定主要内容要内容塔的结构测风塔的结构测风塔的地点选择 测风塔的安装测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理以斜拉式塔架为例塔架几乎可以在任何地点安装，但在地形相对平坦和没有树的地点更容易如果是立在斜坡或不平的地面上则塔架立起过程 如果是立在斜坡或不平的地面上，则塔架立起过程中需要多次调整拉绳如果是立在树多的地区，则塔架立起后需要为拉绳清除出足够的场地安装步骤确定底盘和锚的位置地锚选择：由每个站址的地质特性决定，地质特性应该在站址初步调查阶段确定，地锚型式与土壤条件配合不当会导致脱锚和塔架倒塌土壤类型地锚型式安装方法松散或固结的沙砾土或黏土松散或固结的沙、砾土或黏土螺旋用铁棍旋入岩石和土质箭头铁锤或凿岩机坚硬岩石销钉/岩石地锚钻孔和环氧加固/用钢钎扩孔确定好锚的点并进行安装 进行底盘装配塔架装配传感器及相应设备安装原则：测风传感器在塔架上用支架安装必须想方设法减小塔架、支架、其他设备和传感器对所测参数的影响安装数量及高度一座测风塔上应安装多层测风仪，以确定风速随高度的变化（风剪切效应）至少在10m 高度和拟安装风力发电机组的轮毂中心高度处各安装一套风速风向仪，一般安装高度有10m、25m、40m、各安装一套风速风向仪一般安装高度有50m、60m、70m等高度温度计、压力计一般安装高度较低，一个风场安装一套即可 温度计、压力计般安装高度较低，个风场安装套即可上层传感器安装在离塔架顶端至少0.3m的位置，以减少塔影效应传感器要安装在单独的横梁上，支架应水平地伸出塔架以外至少3倍桁架式塔架的宽度，或6倍圆筒式塔架的直径传感器安装在塔架主风向的一侧传感器安装在塔架主风向的侧传感器的位置应在支架以上至少8倍支架直径的高度向的准确性风向的准确性磁偏角：磁北线与真北线之间的夹角风向指北杆各点不致在测风塔装多层风向标上下指北杆有 风向指北杆各点不一致，在测风塔装多层风向标，上下指北杆有5°-10°的差异风向的准确性风向标死区的位置不能直对盛行风向，死区的方向至少偏离主风向90°，死区的方向必须明确并在数据采集器或分析软件中记录，以修正风向温度传感器传感器要带保护罩，安装位置离塔架表面至少一个 传感器要带保护罩，安装位置离塔架表面至少个塔架直径的距离，以减小塔架本身热作用的影响传感器在塔架上的位置要尽可能在盛行风向上以 传感器在塔架上的位置要尽可能在盛行风向上，以保证足够的通风数采集相关件数据采集器和相关硬件在数据采集器内放置干燥剂包以防潮把数据采集器连接电缆通讯设备放入安全的防护箱内能够锁住同时 把数据采集器、连接电缆、通讯设备放入安全的防护箱内，能够锁住同时抵御恶劣天气防护箱在塔架的安装位要足够高高于平均积雪深度并能防故破 防护箱在塔架的安装位置要足够高，高于平均积雪深度，并能防止故意破坏如果用太阳能，要把太阳能电池板放到防护箱之上以防阴影，朝向南方并接近直立，以减少脏物堆积和在冬季太阳角度较低时能获得最大的能量接近直立以减少脏物堆积和在冬季太阳角度较低时能获得最大的能量 确保所有进设备防护箱的电缆都有滴水回路密封防护箱的所有开口以防止漏雨昆虫和啮齿动物造成破坏 密封防护箱的所有开口，以防止漏雨、昆虫和啮齿动物造成破坏主要内容要内容塔的结构测风塔的结构测风塔的地点选择 测风塔的安装测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理测风设备的调试在塔架立起之前或安装人员在塔架高处的时候设备要经过测试使其正常在塔架立起之前或安装人员在塔架高处的时候，设备要经过测试，使其正常工作，安装完成之后还应该重复做。

风电场测风管理胡学敏【期刊名称】《风能》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P66-68)【作者】胡学敏【作者单位】大唐新能源试验研究院【正文语种】中文对于一个风电项目来说，项目的前期决策是确保项目盈利的先决条件。

在项目开工建设前获得完整、准确的测风数据是评价一个拟建风电场优劣的最重要的因素之一。

要想提高测风数据的准确性和完整率，就要做好测风塔选址、测风塔维护、测风数据采集和测风数据整理分析过程中的工作，尽量避免由于测风数据误差增加投资风险。

另外精准的测风数据也是后评估阶段要考虑的一项重要指标。

一、测风塔选址（一）测风塔位置的选择拟建风电场内测风塔位置的选择要遵循以下几个原则：风电场区域内测风塔位置的风况应基本代表该风电场整体的风况，所立测风塔周围环境要与风电机组位置的环境基本一致，也就是说安装测风塔位置的风速、风向、温度、湿度、大气稳定性、地表植被、地势等因素要和将来设立机组点位处的这些因素基本保持一定的相似性。

设立测风塔的目的就是能够准确反映将来风电场内机组位置的风能资源情况。

根据国标GS/T 18709-2002规定，测风塔所选测量位置的风况应基本代表该风电场的风况，测风塔位置既不能选在风电场区域的较高处也不能选择较低的位置，所选位置应能代表场区内机组总体位置。

测风塔附近应无高大建筑物、树木等障碍物，与单个障碍物距离应大于障碍物高度的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上。

测量位置应选择在风电场主风向的上风向位置。

对于复杂地形，隆升地形气流在盛行风向吹向隆升地形时，山脚风速最小，山顶风速最大，半山坡的风速趋于中间，均不能代表风电场的风速，应根据地形特征选在机组实际可能位置，在山顶、半山坡的来流方向安装测风塔。

对于低凹地形如峡谷内，当盛行风向与低凹地形的走向一致时，低凹地形内的气流被加速，适宜建设风电场。

如果盛行风向与山谷走向不一致，谷内的气流变化复杂导致湍流增大，这样的区域不宜建设风电场。

风能资源的侦察兵—测风塔代表性选址及数量的选择如果将风电场开发项目比作一场战事，测风工程无疑是个周密安排的军事行动，此时测风塔就成为了行动中至关重要的侦察兵。

统计分析显示，测风数据10%的误差可能导致风场年产能30%左右的误差，因此，提高测风数据的准确性和可靠性对风场开发具有非常重要的意义。

根据风电开发的部分行业规范和多年的项目经验，测风塔代表性选址及数量的选择是影响测风数据准确可靠的主要因素。

一、测风塔代表性选址风电场测风塔安装时应设在最能代表风电场风能资源的位置上，需远离高大树木和障碍物，如果测风塔必须位于障碍物附近，则在盛行风向的下风向与障碍物的水平距离不应小于该障碍物高度的10倍处安装，如果测风塔必须设立在树木密集的地方，则至少应高出树木顶端10m。

对于不同地形，具有代表性的测风塔位置选取方法也不同。

1、平坦地形平坦地形是指在风电场区及周围半径范围5km内其地形高度差小于50m，同时地形最大坡度小于3°的地形。

平坦地形在场址范围内同一高度层上风速分布是均匀的，风廓线仅与地面粗糙度有关。

根据平坦地形气流运动机理，具有均匀粗糙度的平坦地形在场中央安装测风塔即可。

地表粗糙度发生变化时风廓线的形状分为上下两部分，分别对应上、下游地表的风廓线形状，在中间衔接发生急剧变化，测风塔应避开此类地区，在地表粗糙度变化前和变化后分别安装测风塔。

对有障碍物时，测风塔安装时应避开盛行风向的上风向，障碍物的外侧和尾流区，防止湍流使得测风数据偏小，失去真实性。

2、隆升地形隆升地形对气流运动产生加速作用，一般在脊峰处气流速度达到最大。

在盛行风向吹向隆升地形时，山脚风速最小，山顶风速最大，半山坡的风速趋于中间，一般为了更大程度的利用风能资源，风机排布均布置在山脊上，所以应在山脊顶部安装测风塔，同时该处位置相对于周边区域位置较高，不会因为受到周围山体的遮挡而影响测风数据的真实性。

3、低凹地形由低凹地形的气流运动机理可知，只有在盛行风向与低凹地形的走向一致，低凹地形内的气流方能加速，适宜建设风电场，否则谷内的气流变化较复杂，不宜建设风电场，故应将测风塔设在低凹地形盛行风向的上风入口处，测风数据才具有代表性，然后根据气流运动机理和风速场数学模型估测出其它地段的风速。

风电场测风塔选址风电场测风塔选址摘要：本文通过实际区域浅析风的成因，分析地形地貌对风速的影响，以笔者实际经历说明风向与地形地貌对测风塔选址的影响，科学合理布置测风点，以便更客观的评价风电场的风资源情况，即可以缩短开发周期，又能减少人力、财力的浪费。

关键词：风电场测风塔选址甘肃省的风能资源主要分布在河西下头廊，在这一绵延1000多公里的狭长走廊内分布有丰富的风能资源，在酒泉玉门、瓜州等地都有建设大中型风力发电站的良好条件。

然而要建立一个风电场，首先是风电场选址，这对风电场建设是至关重要的。

笔者先后到张掖、肃北、阿克塞等地区实地勘察和走访进行风场选址，总结了一些经验，抛砖引玉，供大家交流。

1、以张掖地区为例浅析风成因张掖地区海拔1，500公尺左右，属河西走廊三个独立的内流盆地之——黑河水系，大部分为山前倾斜平原，属大陆性气候，气候特点是干燥少雨。

1.1 风成因浅析张掖地区境内地势平坦、土地当大范围水平气压场比较弱时，在山区白天地面风常从谷地吹向山坡，晚上地面风常从山坡吹向谷地，这就是山谷风。

山谷风是由于山地热力因子形成的，白天因坡上的空气比同高度上的自由大气增热强烈，于是暖空气沿坡上升，成为谷风，谷地上面较冷的自由大气，由于补偿作用从相反方向流向谷地，称为反谷风。

夜间由于山坡上辐射冷却，使邻近坡面的空气迅速变冷，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷地，成为山风，谷底的空气因辐合而上升，并在谷地上面向山顶上空分流，称为反山风，形成与白天相反的热力环流。

1.2 “狭管效应”张掖地区南枕祁连山，北依合黎山、龙首山，黑河贯穿全境，形成南北山夹一谷的地形，成为东西风的通道。

当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大。

当流出峡谷时，空气流速又会减缓。

这种峡谷地形对气流的影响，由狭管效应而增大的风，称为峡谷风或穿堂风。

2、地形地貌对风的影响2.1 地形的分类对于适合建设风电场的地形主要是平坦地形和复杂地形。

复杂地形风电场测风塔选取方法讨论作者：田龙虎来源：《科学与信息化》2018年第29期摘要复杂地形风电场风资源评估的精度多取决于场内测风塔数量及测风塔位置选取的代表性。

文章重点讨论复杂地形风电场测风塔位置的选取方法。

得出以下结论：（1）测风塔的区域代表性对资源评估的准确性影响极大，前期需要在风电场区域内根据主风向分布竖立具有区域代表性的测风塔；（2）在区域代表性相近且都处于上风向的情况下，测风塔海拔高度将是影响资源评估准确性的重要因素。

关键词复杂地形；测风塔选取；风资源评估引言风电场前期风资源评估和微观选址对于风电场的建设、运行有着非常重要的意义，而测风塔的安放位置又直接影响前期评估和微观选址的准确性，选址适合的测风塔可以很好的代表一个区域内的风资源状况，因此测风塔位置的选择至关重要[1]。

1 场区描述如图1所示，场区内最高海拔2040米，最低海拔1115米，高差925米，有多条山脊，走向各不相同，地形起伏较为明显。

一般情况下，如果区域坡度大于0.3，即认为此区域地形复杂，其复杂程度，我们通过陡峭指数RIX来量度。

经过计算可判断此地形属于复杂地形风电场[2]。

场区内有8座测风塔，分别位于不同的山脊之上，测风塔高80米，分布在东西方向15km、南北方向8.2km的范围内，最远两测风塔距离15.6km（测风塔1239与测风塔2145）。

场内风向分布较为集中，主风向明显，8座测风塔玫瑰图比较一致，均为西北方向。

2 测风塔选址方案在复杂地形条件下，局部地区的平均风速、湍流强度、入流角等参数随地形变化剧烈，因此，需要选取多个测风塔来保证计算精度。

测风塔选取方法如下：组合1（T1237、T1242、T5317），外围3测风塔，即每个区域中，上风向的测风塔组合；组合2（T1239、T1241、T5317），外围3测风塔，即整个风场范围内，最靠北、南、西方向的3个测风塔；组合3（T1238、T1240、T1241），即处于中心位置的3个测风塔；组合4（T1238、T1240、T5317），即海拔高度最高的3个测风塔；3 方案对比及结果分析图2为软件误差结果对比。

测风站设置标准测风站设置标准是风能资源评估和开发的重要环节，其设置需要考虑多个因素，包括风能资源分布、地形地貌、气象条件等。

下面将详细介绍测风站设置的选址标准、设备要求、数据采集和处理等方面的内容。

一、选址标准1.代表性：测风站应能代表所在地区的风能资源分布情况，包括风向、风速、风频等特征。

2.稳定性：选址应考虑地形的稳定性，避免选在易受地形变化影响的地方，如山脊、垭口等。

3.气象条件：应考虑周围气象条件的影响，如云层、气压、温度等，避免因气象条件变化影响测风数据的可靠性。

4.周围环境：应避免选址在易受人类活动影响的地方，如高速公路旁、工厂附近等。

5.安全性：应考虑测风塔的安全性，避免因恶劣天气或其他因素导致测风塔倒塌或其他安全事故。

二、设备要求1.测风设备：应采用高精度、稳定性好的测风设备，如超声风速仪、风向传感器等。

2.数据采集设备：应采用可靠的数据采集设备，能够实时传输和存储测风数据。

3.避雷设施：应设置避雷设施，确保测风设备和数据采集设备的正常运行。

4.设备安装：应按照设备要求正确安装测风设备和数据采集设备，确保数据的准确性。

三、数据采集和处理1.数据采集：应实时采集测风数据，包括风向、风速、风频等数据。

2.数据处理：应对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，如平均风速、最大风速、最小风速等。

3.数据存储：应将采集到的数据存储在可靠的存储设备中，以便后续分析和评估。

4.数据传输：应将采集到的数据实时传输到数据处理中心或相关机构，以便进行数据分析和评估。

四、其他要求1.维护管理：应对测风站进行定期维护和管理，包括设备的检查、清洗、维修等，确保设备的正常运行。

2.安全措施：应采取安全措施，保障测风站的安全运行，如设置警示标识、安装监控设备等。

3.环境影响：应考虑测风站对环境的影响，如视觉影响、噪声污染等，尽量减少对周围环境的影响。

总之，测风站的设置标准涉及到选址标准、设备要求、数据采集和处理等方面。

1.测风塔位置要求1)测风塔位置的风况应基本代表该风电场的风况，避免局部地形的影响；2)测风塔位置附近应无高大建筑物、树木等障碍物，与单个障碍物距离应大于障碍物高度的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上；3)测风塔位置应在风电场5km范围内且不受风电场尾流影响，应选择在风电场主风向的上风向位置；4)测风塔数量依风电场地形复杂程度、气候特征和装机容量而定。

对于地形较为平坦的风场，可选择一处安装测风塔。

对于地形较为复杂的风场，应选择二处及以上安装测风塔。

2.测风塔监测参数要求2.1. 风速1)瞬时风速：每秒采样一次，单位：m/s；2)10min平均风速：每秒采样一次，自动计算和记录每10min的平均风速，单位：m/s；3)小时平均风速：通过10min平均风速值获取每小时的平均风速，单位：m/s；4)极大风速：每3秒采样一次的瞬时风速的最大值，单位：m/s。

2.2. 风向1)风向采样：与风速同步采集的该风速的风向；2)风向区域：所记录的风向都是某一风速在该区域的瞬时采样值。

风向区域分为16等分时，每个扇形区域含22.5°；也可以采用多少度来表示风向。

2.3. 风速标准偏差以10min为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，单位m/s。

自动计算和记录每10min的风速标准偏差。

2.4. 气温气温应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为℃。

2.5. 大气压大气压应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为hPa。

2.6. 相对湿度相对湿度应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为%RH。

3.测风塔监测仪器要求监测仪器在现场安装前应经气象计量部门检验合格，使用期间免维护，无需用户做参数标定。

3.1. 测风仪3.1.1.风速传感器1)测量范围0m/s～60m/s；2)测量精度：±0.5m/s(3m/s～30m/s)；3)工作环境温度：-40℃～50℃；4)响应特性距离常数：5m。

测风塔技术要求1.测风塔位置要求1)测风塔位置的风况应基本代表该风电场的风况，避免局部地形的影响；2)测风塔位置附近应无高大建筑物、树木等障碍物，与单个障碍物距离应大于障碍物高度的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上；3)测风塔位置应在风电场5km范围内且不受风电场尾流影响，应选择在风电场主风向的上风向位置；4)测风塔数量依风电场地形复杂程度、气候特征和装机容量而定。

对于地形较为平坦的风场，可选择一处安装测风塔。

对于地形较为复杂的风场，应选择二处及以上安装测风塔。

2.测风塔监测参数要求2.1. 风速1)瞬时风速：每秒采样一次，单位：m/s；2)10min平均风速：每秒采样一次，自动计算和记录每10min的平均风速，单位：m/s；3)小时平均风速：通过10min平均风速值获取每小时的平均风速，单位：m/s；4)极大风速：每3秒采样一次的瞬时风速的最大值，单位：m/s。

2.2. 风向1)风向采样：与风速同步采集的该风速的风向；2)风向区域：所记录的风向都是某一风速在该区域的瞬时采样值。

风向区域分为16等分时，每个扇形区域含22.5°；也可以采用多少度来表示风向。

2.3. 风速标准偏差以10min为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，单位m/s。

自动计算和记录每10min的风速标准偏差。

2.4. 气温气温应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为℃。

2.5. 大气压大气压应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为hPa。

2.6. 相对湿度相对湿度应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为%RH。

3.测风塔监测仪器要求监测仪器在现场安装前应经气象计量部门检验合格，使用期间免维护，无需用户做参数标定。

3.1. 测风仪3.1.1.风速传感器1)测量范围0m/s～60m/s；2)测量精度：±0.5m/s(3m/s～30m/s)；3)工作环境温度：-40℃～50℃；4)响应特性距离常数：5m。