測風(fēng)塔缺測及不合理數(shù)據(jù)插補(bǔ)分析

　　在實(shí)際風(fēng)電工程中，測風(fēng)塔數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證，尤其是那些地處高海拔山地的風(fēng)電場，受冰凍及其他因素影響，測風(fēng)設(shè)備會出現(xiàn)故障或者停測現(xiàn)象，導(dǎo)致測風(fēng)數(shù)據(jù)存在大量缺測及不合理的數(shù)據(jù)。在進(jìn)行風(fēng)能資源評估時(shí)，根據(jù)《風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法》（GBT18709-2002）的要求，測風(fēng)塔實(shí)測數(shù)據(jù)有效完整率應(yīng)達(dá)到 90%以上，因此須要對測風(fēng)塔不合理數(shù)據(jù)及缺測數(shù)據(jù)進(jìn)行替換插補(bǔ)。如果插補(bǔ)完整后的測風(fēng)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況存在較大誤差，會嚴(yán)重影響風(fēng)能資源評估的結(jié)果，并且導(dǎo)致風(fēng)電場投產(chǎn)運(yùn)行后的經(jīng)濟(jì)效益與預(yù)期存在較大偏差，因此對測風(fēng)塔測風(fēng)數(shù)據(jù)的插補(bǔ)應(yīng)給予足夠的重視。

　　本文以南方某風(fēng)電場為例分別采用氣象站數(shù)據(jù)和3TIER數(shù)據(jù)對測風(fēng)塔測風(fēng)缺測及不合理數(shù)據(jù)插補(bǔ)。本文通過對測風(fēng)塔缺測數(shù)據(jù)插補(bǔ)結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證其工程實(shí)用性，為今后風(fēng)電場設(shè)計(jì)工作提供參考。

　　1.資料說明

　　本文使用的測風(fēng)資料取自南方某山地風(fēng)電場的一座測風(fēng)塔，測風(fēng)塔編號為1#。1#測風(fēng)塔測風(fēng)時(shí)段為2012年10月1日——2016年1月4日，測風(fēng)塔在10m、30m、50m、70m高度分別安裝風(fēng)速傳感器一個(gè)，80m高度處安裝風(fēng)速傳感器兩個(gè)，在10m、80m分別安裝風(fēng)向傳感器一個(gè)，10m高度安裝氣溫傳感器一個(gè)，7m高度安裝氣壓傳感器一個(gè)。測風(fēng)設(shè)備為美國NRG公司Symphonie型測風(fēng)儀。由于測風(fēng)數(shù)據(jù)缺測時(shí)段較多，通過逐月滑動法選取了完整率較高的2014.12.1 00:00——2015.11.30 23:00（完整率為80%）這一時(shí)段的測風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該時(shí)段不合理數(shù)據(jù)的主要出現(xiàn)在12——次年3月份，主要原因是該時(shí)段風(fēng)場區(qū)域溫度較低，測風(fēng)傳感器覆冰。測風(fēng)塔10m高度處盛行風(fēng)向?yàn)镾，80m高度處盛行風(fēng)向?yàn)镹。

　　3TIER氣象再分析格點(diǎn)資料是由美國國家航空航天局( NASA) 制作發(fā)布的氣象再分析資料系列之一。本次選用的3TIER數(shù)據(jù)為1#測風(fēng)塔處的在分析數(shù)據(jù)。

　　2.測風(fēng)數(shù)據(jù)插補(bǔ)

　　本文選取測風(fēng)塔10m高度風(fēng)速與附近氣象站觀測風(fēng)速、測風(fēng)塔80m高度風(fēng)速與80m高度的3TIER風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。1#測風(fēng)塔與附近氣象站同期的觀測風(fēng)速全扇區(qū)相關(guān)系數(shù)為0.3181，16扇區(qū)相關(guān)性中有10個(gè)扇區(qū)的相關(guān)系數(shù)大于0.6,；1#測風(fēng)塔與3TIER風(fēng)速數(shù)據(jù)全扇區(qū)相關(guān)關(guān)系系數(shù)為0.4759，16扇區(qū)相關(guān)關(guān)系中有11個(gè)扇區(qū)的相關(guān)關(guān)系大于0.6，從全扇區(qū)相關(guān)關(guān)系和16扇區(qū)相關(guān)關(guān)系來看，1#測風(fēng)塔與3TIER風(fēng)速數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系較好，與其附近氣象站的相關(guān)性稍微較差。進(jìn)一步從各扇區(qū)，尤其是主風(fēng)向扇區(qū)對比分析來看，1#測風(fēng)塔與3TIER風(fēng)速數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系比與附近氣象站同期觀測風(fēng)速數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系好。

　　在實(shí)際項(xiàng)目過程中分別用這兩種方法對1#測風(fēng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)缺測及不合理數(shù)據(jù)插補(bǔ)，插補(bǔ)后的結(jié)果見下表。


　　從上表中可以看出，經(jīng)過氣象站插補(bǔ)后的測風(fēng)塔風(fēng)速比3TIER插補(bǔ)后的風(fēng)速約小于0.1m/s左右，但對于發(fā)電量計(jì)算中滿發(fā)小時(shí)數(shù)來說大概影響將近50個(gè)小時(shí)左右，因此對于測風(fēng)塔缺測及不合理數(shù)據(jù)插補(bǔ)顯得尤其重要。經(jīng)分析，1#測風(fēng)塔附近的氣象站年平均風(fēng)速基本維持在1.5m/s左右，氣象站與1#測風(fēng)塔地形略有差異，綜合對比以上兩種插補(bǔ)方法，考慮到根據(jù)3TIER風(fēng)資源再分析數(shù)據(jù)與測風(fēng)塔實(shí)際測風(fēng)數(shù)據(jù)相關(guān)性比氣象站同期測風(fēng)數(shù)據(jù)與測風(fēng)塔實(shí)際測風(fēng)數(shù)據(jù)相關(guān)性更佳，本文選取3TIER風(fēng)資源再分析數(shù)據(jù)對測風(fēng)塔實(shí)際測風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)。

　　3.結(jié)語

　　由于目前風(fēng)資源項(xiàng)目進(jìn)度較快，在初始評估階段大多都采用3TIER等再分析數(shù)據(jù)插補(bǔ)測風(fēng)塔缺測及不合理數(shù)據(jù)，建議后期收集周邊氣象站多年觀測數(shù)據(jù)，對實(shí)測資料進(jìn)行數(shù)據(jù)插補(bǔ)，并對比分析，選擇插補(bǔ)結(jié)果較好的數(shù)據(jù)。