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莱维塞尔

一般复杂地形下场地标定王瑞明 Ruiming Wang 2016年10月

之WindSim模型应用

WindSim Application to Site Calibration on Complex Terrain

一．场地标定的定义

二．问题背景

三．场地标定函数的实测

四．WindSim模型的建立

五．WindPRO模型的建立

六．对比分析结果

七．结论

八．参考文献

一、场地标定的定义

二、问题背景

随着越来越多风力发电机组在复杂地形的运行，

功率曲线验证的工作也越来越复杂；

许多复杂地形的风力发电场由于种种原因在建立

风力发电场前未建立场地标定函数；

不满足立测风设备来测量参考测风塔和临时测风

塔测量风况建立场地标定函数；

三、场地标定函数的实测

95°

175°


风电场还未建成。风电场地形不满足IEC 61400-

12-1 标准[1]附录B表格的要求

编号海拔（m）和风电机组点位的

距离L（m）方位（°）

A01# 1505 -- --

Mast 1497 273 281


编号风速传感器安装高度

（m）

风向传感器安装高度

（m）

A01# 80 80

Mast 80A(320°)/80B(130°) 78.5


与测试风力发电机的距离X

扇区最大坡度观测的最大坡度最大平面地形变化观测的最大平面地形变化

X<2L 360° <3% ≈5.90%(210°) <0.04(H+D)=7.2 ≈8m(350°)

2L≤X<4L 测量扇区 <5% ≈3.20(150°)% <0.08(H+D)=14.4 ≈10m(160°)

2L≤X<4L 非测量扇区 <10% ≈5.91%(190°) 不适用不适用

4L≤X<8L 测量扇区 <10% ≈1.30%(120°) <0.13(H+D)=23.4 ≈35m(120°)

三、场地标定函数的实测-参考测风塔两个风速传感器现场对比


y = 1.0041x + 0.0296

R² = 1

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000

主风

速传

感器风速

（m

/s）

控制风速传感器风速（m/s）

In situ Comparision 线性 (In situ Comparision)


分段中心风速(m/s)

数据个数主风速传感器风速（m/s）

控制风速传感器风速（m/s）

算术平方根(m/s)

6 98 6.048 5.986 0.008

7 98 7.042 6.990 0.007

8 68 8.021 7.968 0.010

9 17 9.014 8.946 0.008

10 8 9.970 9.894 0.015

11 6 10.843 10.771 0.018

三、场地标定函数的实测-参考测风塔和风电机组点位临时测风塔风速对比

三、场地标定函数的实测-数据库应满足的条件

风数据中应包括平均值、标准变差、最大值和最

小值。每个风向区间应该不大于10°，且不能小于

风向传感器的不确定度；

对每个未被排除的风速区间，每个测量的风向区

间中应该包含至少24小时的数据，其中分别有至少6

小时的平均风速大于8 m/s和小于8 m/s；

参考测风塔安装于130°的风速传感器数据被过

滤后用于场地标定函数的建立。

三、场地标定函数的实测-数据过滤原则

不在测量扇区的数据；

结冰情况（温度小于等于2℃且湿度大于80%）；

风速小于4m/s或风速大于16m/s；

塔影效应数据，参考测风塔的主风速传感器处于

305°~335°扇区对应这个风速传感器的数据；

测量系统不可用。


0

50

100

150

200

250

300

0.990

1.000

1.010

1.020

95 125 155

数据个数

风速比值

扇区[°]

Occurrences Site Calibratrion_Measured


0

50

100

150

200

250

300

0.920

0.930

0.940

0.950

0.960

0.970

0.980

0.990

1.000

1.010

1.020

1.030

1.040

1.050

1.060

1.070

1.080

1.090

-5 25 55 85 115 145 175 205 235 265 295 325 355

数据个数

风速比值

扇区[°]

Occurrences Site Calibratrion_Measured

四、 WindSim模型的建立

中国科学院计算机网络信息中心科学数据中心地理空间数据

云[7]中下载了30m分辨率的地形图GDEMV2进行分析。为了确认场

址周围地形是否为简单地形，IEC 61400-12-2[3]标准建议的电子版

地形图的分辨率应至少为30m。因此选用的地形图是符合标准的，

这个地形图用于Windsim模型地形资料的输入；

粗糙度采用统一值0.03；

无障碍物；

无森林；

计算范围18km×18km；

加密范围6km×6km，风电机组点位处于正中心。

四、 WindSim模型的建立

五、 WindPRO模型的建立（基于WAsP11计算）

中国科学院计算机网络信息中心科学数据中心地理空间数据

云[7]中下载了30m分辨率的地形图GDEMV2进行分析。为了确认场

址周围地形是否为简单地形，IEC 61400-12-2[3]标准建议的电子版

地形图的分辨率应至少为30m。因此选用的地形图是符合标准

的，这个地形图用于Windsim模型地形资料的输入；

粗糙度采用统一值0.03；

无障碍物；

无森林；

计算范围18km×18km；

加密范围6km×6km，风电机组点位处于正中心。

五、 WindPRO模型的建立（基于WAsP11计算）

六、对比分析结果

0

50

100

150

200

250

300

0.920

0.930

0.940

0.950

0.960

0.970

0.980

0.990

1.000

1.010

1.020

1.030

1.040

1.050

1.060

1.070

1.080

1.090

-5 25 55 85 115 145 175 205 235 265 295 325 355

数据个数

风速比值

扇区[°]

Occurrences Site Calibratrion_Measured Site Calibratrion_WindSim Site Calibratrion_WindPRO


0

50

100

150

200

250

300

0.970

0.980

0.990

1.000

1.010

1.020

1.030

-5 25 55 85 115 145 175 205 235 265 295 325 355

数据个

数

风速比

值

扇区[°]

Occurrences Site Calibratrion_Measured Site Calibratrion_WindSim Site Calibratrion_WindPRO


0

50

100

150

200

250

300

0.990

1.000

1.010

1.020

1.030

-5 25 55 85 115 145 175 205 235 265 295 325 355

数据个

数

风速比

值

扇区[°]

Occurrences Site Calibratrion_WindSim Site Calibratrion_WindPRO


扇区（°）实测值实测值/WindSim 实测值/WindPRO

100 1.012 1.002 1.007

110 1.005 0.996 1.002

120 1.004 0.996 1.000

130 1.000 0.992 0.994

140 1.015 1.005 1.007

150 1.014 1.005 1.005

160 1.018 1.005 1.008

170 1.019 1.007 1.007

平均值 1.011 1.001 1.004

标准偏差 0.007 0.006 0.005

七、结论

WindSim和WindPRO对场地标定系数都有低估，WindSim

在平均值上低估0.1%，WindPRO在平均值上低估0.4%，在平

均值上，WindSim值更接近事实；

WindSim场地标定值各扇区震荡大一些，WindPRO场地标

定值各扇区变化平缓；

考虑的计算成本，对于一般复杂地形，即超出IEC 61400-

12-1规定的地形不超过100%时，当无法进行实测场地标定值

时，参照IEC标准测风点位和风电机组点位的况差别不能超出

1%的要求，WindSim计算结果和WindPRO计算结果都可接

受，在时间允许的情况下，优先推荐WindSim计算结果。

八、参考文献

1. IEC 61400-12-1 Ed.1: Wind turbines - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines, December 2005;

2. MEASNET Power Performance Measurement Procedure (Version 5), 2009;

3. IEC 61400-12-2 Ed.1: Power performance of electricity producing wind turbines based on nacelle anemometry, 2013;

4. CDV IEC 61400-12-1: Wind turbines - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines[S], February 2013;

5. http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#declination ;

6. IEC 61400-1 Ed.3.0: Wind turbines - Part 1: Design requirements, October 2010;

7. http://www.gscloud.cn/;

8. ACCUWIND -Classification of Five Cup Anemometers According to IEC61400-12-1, T.F. Pedersen, J.-Å. Dahlberg, Peter Busche, May 2006.

http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/

http://www.gscloud.cn/

谢谢

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