2023年10月16日-20日，2023北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP2023）在北京如約召開(kāi)。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。

本屆大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來(lái)”為主題，將歷時(shí)四天，包括開(kāi)幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時(shí)代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個(gè)分論壇。能見(jiàn)App全程直播本次大會(huì)。

10月17日上午，中船海裝袁令在“風(fēng)資源技術(shù)論壇上”發(fā)表了題目為《大基地風(fēng)電場(chǎng)跨尺度風(fēng)資源評(píng)估技術(shù)研究及應(yīng)用》的主旨發(fā)言。

以下為演講全文：

各位同仁，大家上午好！我是來(lái)自中船海裝的袁令，和大家匯報(bào)一下《大基地風(fēng)電場(chǎng)跨尺度風(fēng)資源評(píng)估技術(shù)研究及應(yīng)用》。剛剛胡老師講的報(bào)告非常精彩，我作為一個(gè)新人學(xué)習(xí)到很多，我們今天做的工作也是和大家匯報(bào)交流。

匯報(bào)四個(gè)方面：背景及意義、跨尺度風(fēng)資源評(píng)估技術(shù)、推廣應(yīng)用、結(jié)論及展望。

背景及意義，從2020年開(kāi)始國(guó)家在雙碳目標(biāo)背景下大力來(lái)推動(dòng)大基地風(fēng)光建設(shè)。以建設(shè)多能互補(bǔ)的清潔能源基地，主要是以沙漠、荒灘地區(qū)風(fēng)電和光伏建設(shè)，現(xiàn)在庫(kù)布齊地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始建設(shè)，也有指導(dǎo)文件出臺(tái)。

建設(shè)大基地時(shí)要形成立體綠色生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，外防內(nèi)治融合發(fā)展，不僅要保障沙漠地區(qū)能源安全的可靠性，還要針對(duì)效益推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展做一些工作。

建好大基地要了解大基地，風(fēng)光大基地主要是在風(fēng)資源和土地資源、光照資源比較豐富，而且在這個(gè)地方地廣人稀，地勢(shì)也比較平坦，適合大基地和光伏的開(kāi)發(fā)。

評(píng)估存在的問(wèn)題與難點(diǎn)，主要有三大方面：一是范圍大，測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)比較少，不僅是業(yè)主的測(cè)風(fēng)塔和氣象站數(shù)量少；二是運(yùn)用大數(shù)據(jù)中尺度的數(shù)據(jù)誤差大，通過(guò)數(shù)值模擬和中值數(shù)據(jù)比較，誤差范圍可以在1米每秒以上，在大基地用中尺度數(shù)據(jù)做風(fēng)資源評(píng)估有很大的誤差，也是胡老師所說(shuō)的失敗案例；三是風(fēng)電場(chǎng)大基地建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，風(fēng)場(chǎng)是一個(gè)挨著一個(gè)的建，但是風(fēng)場(chǎng)之間相互影響有沒(méi)有考慮？在以前的大機(jī)電當(dāng)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。大基地建設(shè)過(guò)后，它對(duì)當(dāng)?shù)匦夂颦h(huán)境的影響有沒(méi)有考慮？

通過(guò)CFD建模所做的風(fēng)資源評(píng)估，因?yàn)镃FD屬于小區(qū)域風(fēng)流模擬，真正大區(qū)域能不能把握住？這也是一個(gè)問(wèn)題。通過(guò)大尺度的角度來(lái)分析這些問(wèn)題，現(xiàn)在風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)排布是否合理？我們提出技術(shù)解決方案。

主要是技術(shù)方案和內(nèi)容這就是降尺度的過(guò)程，主要是把從全球和區(qū)域宏觀再到風(fēng)場(chǎng)級(jí)、風(fēng)機(jī)級(jí)的流程，主要是針對(duì)一個(gè)區(qū)域到風(fēng)場(chǎng)級(jí)別的技術(shù)，最后CFD風(fēng)機(jī)之間的相互影響，后面我們?cè)谄渌麍?chǎng)合做一些匯報(bào)。

現(xiàn)在主要是針對(duì)前面，全球區(qū)域氣候模式出來(lái)的結(jié)果就是中尺度數(shù)據(jù)，我們通過(guò)中尺度天氣預(yù)報(bào)模式和方案，把準(zhǔn)確度提高。通過(guò)現(xiàn)有測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，哪怕是周?chē)容^少的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)和氣象站數(shù)據(jù)，可以把它融合到里面去，同化到里面去。

在資源評(píng)估尚未準(zhǔn)確的情況下，怎么樣考慮風(fēng)場(chǎng)之間的相互影響？這也是設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)需要考慮的問(wèn)題，所以針對(duì)流程提供完整的技術(shù)方案。

首先是中值的預(yù)報(bào)模式，更多是關(guān)注氣象要素的模擬和精度提高，以前更多是降水和有溫度。但是我們模擬降水和溫度的優(yōu)勢(shì)，借鑒到風(fēng)資源模擬當(dāng)中，地形對(duì)于地表風(fēng)的影響會(huì)特別大，特別是一些復(fù)雜的地形，所以我們?cè)谠寄Ｐ彤?dāng)中添加地形的作用對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，提高模擬的精度。我們模擬本身的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降到1公里到3公里的精度即可。

針對(duì)1公里和小時(shí)級(jí)的模擬數(shù)據(jù)，怎么樣把它做到風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)當(dāng)中需要獲取的數(shù)據(jù)集？通過(guò)模擬的結(jié)果，再加上深度學(xué)習(xí)的技術(shù)方案，把它數(shù)據(jù)集彌補(bǔ)到高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)集，可以達(dá)到小時(shí)級(jí)。

模擬時(shí)更多是模擬一個(gè)完整年和一個(gè)季節(jié)的數(shù)據(jù)，但是我們要考慮到長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證，需要不同年份的數(shù)據(jù)集，可以通過(guò)深度學(xué)習(xí)拓展到幾十年的數(shù)據(jù)集，只是要模擬一個(gè)時(shí)間段可以通過(guò)方案拓展。

通過(guò)一種驗(yàn)證方案，把現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集和觀測(cè)數(shù)據(jù)同步到上面，進(jìn)而提高整個(gè)數(shù)據(jù)的模擬精度。

在WRF當(dāng)中要添加模塊進(jìn)去，考慮到現(xiàn)有原始模式當(dāng)中，風(fēng)機(jī)只是表面，后期加入到風(fēng)機(jī)的特性和風(fēng)能風(fēng)速的影響，我們把這種影響給添加到風(fēng)電模塊當(dāng)中優(yōu)化方案，進(jìn)而提高它帶來(lái)的影響。

推廣方面，主要是為了打造技術(shù)的普世性選擇四個(gè)區(qū)域，一是是新疆區(qū)域，在規(guī)劃和建設(shè)當(dāng)中有參考的目標(biāo)，二是在蒙東區(qū)域有實(shí)際運(yùn)行的區(qū)域，可以拿它前期的投標(biāo)運(yùn)行建設(shè)方案進(jìn)行驗(yàn)證，三是甘肅酒泉考慮到風(fēng)場(chǎng)和尾流之間的相互影響，這是非常好的研究區(qū)域。四是庫(kù)布齊和騰格里區(qū)域，有新的項(xiàng)目進(jìn)行開(kāi)發(fā)應(yīng)用，主要是做推廣應(yīng)用。

針對(duì)新疆區(qū)域的項(xiàng)目，可以把空間模擬到200米的區(qū)域，可以看到誤差通過(guò)周?chē)鷾y(cè)風(fēng)塔獨(dú)立的驗(yàn)證，把它誤差降到5%以?xún)?nèi)，當(dāng)然有一些誤差也有高于5%的，也是可以理解的。

可以看到模擬結(jié)果也有很大的誤差，但還是以模擬和觀測(cè)實(shí)際為準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，后面也會(huì)有實(shí)際的運(yùn)行數(shù)據(jù)和更多的測(cè)風(fēng)塔做參考來(lái)不斷的驗(yàn)證。

蒙東區(qū)域可以針對(duì)技術(shù)做出結(jié)果，誤差可以控制在3%-5%以?xún)?nèi)，如果有更多的數(shù)據(jù)能做更多的驗(yàn)證，當(dāng)然模擬和真實(shí)數(shù)據(jù)也存在很大的誤差，不管是從蒙東或者新疆區(qū)域都有很大的誤差，我們?cè)谧鲲L(fēng)資源評(píng)估時(shí)，盡量用數(shù)字模擬和測(cè)風(fēng)塔做評(píng)估。因?yàn)閿?shù)字模擬可以看到整個(gè)空間區(qū)域上，到底是有怎么樣的變化？可以實(shí)際的觀察到，而且空間的分辨率是200米，可以為評(píng)判做科學(xué)的理論支撐。

騰格里大基地都在建設(shè)規(guī)劃當(dāng)中的區(qū)域，左邊是兩個(gè)區(qū)域單獨(dú)拿來(lái)做分析，相當(dāng)于是投標(biāo)前的規(guī)劃應(yīng)用。通過(guò)模擬可以把風(fēng)資源的誤差降到3%，哪怕是月份上也可以做到這樣的結(jié)果，而且在一致性值上可以看到是很好的結(jié)果，所有風(fēng)資源的精度都是以100米高度作為參考進(jìn)行表征。

庫(kù)布齊也做了相同的工作，在區(qū)域內(nèi)的空間分布可以看的非常清楚，而且100米的高度大概是7.2米，通過(guò)小數(shù)測(cè)風(fēng)塔的驗(yàn)證，也在低于5%以?xún)?nèi)，所以針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)并沒(méi)有說(shuō)要做到非常好，但就是為了控制投標(biāo)和運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而把誤差控制在5%以?xún)?nèi)。

甘肅酒泉區(qū)域更多是研究風(fēng)場(chǎng)，大尺度尾流相互影響的結(jié)果。首先要用技術(shù)來(lái)研究區(qū)域，我們要用數(shù)字模擬區(qū)域的風(fēng)資源到底是怎么樣的，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域是2010年左右開(kāi)始規(guī)劃大基地，模擬的時(shí)候中間用測(cè)風(fēng)塔做了驗(yàn)證，不管是從風(fēng)速、風(fēng)向都有很好的結(jié)果，還有風(fēng)切都是有可控的結(jié)果。

原來(lái)要研究安北大基地的尾流影響，首先來(lái)看甘肅酒泉大基地的建設(shè)情況，酒泉基地是千瓦級(jí)的，主要是分為兩期建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)建設(shè)完成投入運(yùn)行當(dāng)中。

我們要研究這個(gè)地方，首先要看風(fēng)到底是怎么形成的，這個(gè)地方非常的典型剛好處在峽谷中，而且基本上處于東西方向，因?yàn)樾陆饕俏黠L(fēng)，剛好有一個(gè)口吹東風(fēng)，所以這個(gè)地方的風(fēng)向非常特別，夏天吹西風(fēng)，冬天吹東風(fēng)，這個(gè)地方剛好是東西方向的風(fēng)向。

只要中間有風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的時(shí)候，受到東西方向的影響，所以在研究排布大基地要考慮到周?chē)挠绊懀葬槍?duì)這個(gè)區(qū)域做簡(jiǎn)單的研究。

我們模擬風(fēng)電場(chǎng)大基地的情況，當(dāng)時(shí)用軟件和方案耦合，左邊是對(duì)大氣溫度場(chǎng)的影響（PPT），有風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和沒(méi)有風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)，溫度場(chǎng)有0.3-0.7度的影響。比如說(shuō)白天上層空氣比較冷，下層比較熱，風(fēng)機(jī)會(huì)造成上下流的影響，這樣引起地表的降溫。因?yàn)檫@種會(huì)影響發(fā)電量和運(yùn)行，晚上就是相反的結(jié)果。

右邊可以看到風(fēng)電場(chǎng)有風(fēng)機(jī)和沒(méi)有風(fēng)機(jī)的變化情況，大概是0.8-0.5米的差異，所以建風(fēng)電場(chǎng)可以看到風(fēng)流周邊對(duì)它的影響。

統(tǒng)一做的結(jié)果，可以看到一期2021年建設(shè)完，對(duì)二期建設(shè)沒(méi)有任何的影響，但是二期建設(shè)好之后整個(gè)大區(qū)域有風(fēng)速的損失，大概是1米每秒左右。所以我們?cè)谝?guī)劃大基地時(shí)，一定要考慮大氣對(duì)環(huán)境的影響。

結(jié)論及展望，剛剛提到技術(shù)把誤差控制在5%以?xún)?nèi)，風(fēng)電場(chǎng)大基地的影響提供參考的方案。展望是通過(guò)模式不斷的進(jìn)行優(yōu)化，后面在小區(qū)域之間風(fēng)機(jī)排布之間也有相互的影響。

在海上通過(guò)數(shù)字模式，像衛(wèi)星遙感+大氣和陸海風(fēng)的作用，進(jìn)行精細(xì)化的評(píng)估，可以提供誤差的參考范圍。

這就是我們做的工作，請(qǐng)大家批評(píng)指正。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）