风电场风能资源测量方法（GB/T 18709-2002）
发布信息
- 发文机关 ：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
- 发文字号 ：GB/T 18709-2002
- 公文种类 ：国家标准
- 发布日期 ：2002 年 4 月 28 日
- 实施日期 ：2002 年 10 月 01 日
- 层级 ：国家标准
- 效力 ：生效中
目次
- 前言
- 1 范围
- 2 定义
- 3 测量位置
- 4 测量参数
- 5 测量仪器
- 6 测量设备安装
- 7 测量数据收集
- 8 测量数据整理
- 附录 A（提示的附录）现场测量逐 10 min 原始数据报告格式（示例）
- 附录 B（提示的附录）现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告格式（示例）
前言
为适应中国风电场开发建设的需要，规范风能资源测量方法，特制定全国统一的《风电场风能资源测量方法》。
本标准中不涉及风能资源测量方法以外影响到风电场开发建设的因素，诸如道路、交通、电网、地形等等。
本标准是在总结我国风电场开发建设中风能资源测量方法的基础上，参考国外有关标准编制的。
本标准的附录 A 和附录 B 是提示的附录。
本标准由科学技术部、国家电力公司提出。
本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源和可再生能源分技术委员会归口。
本标准起草单位：国家电力公司电力建设研究所。
本标准主要起草人：毛荷蕴、侯俊娜、苑晓微、李峰、林延。
1 范围
本标准规定了风电场进行风能资源测量的方法，包括测量位置、测量参数、测量仪器及其安装、测量数据采集。
本标准适用于拟开发和建设的风电场风能资源的测量。
2 定义
本标准采用下列定义：
2.1 风场（wind site）
拟进行风能资源开发利用的场地、区域或范围。
2.2 风电场（wind farm）
由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
2.3 测量位置（measurement seat）
在风场内进行风能资源测量时所选择的有代表性的具体位置。
2.4 测量参数（measurement parameters）
在风电场安装相关仪器，通过测量直接获取的风能资源评估所需要的参数。
2.5 风速（wind speed）
空间特定点的风速为该点周围气体微团的移动速度。
2.6 平均风速（average wind speed）
给定时间内瞬时风速的平均值，给定时间从几秒到数年不等。
2.7 极大风速（extreme wind speed）
瞬时风速的最大值。
2.8 轮毂高度（hub height）
从地面到风轮扫掠面中心的高度。
3 测量位置
3.1 测量位置的代表性
3.1.1 所选测量位置的风况应基本代表该风场的风况。
3.1.2 测量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。
3.1.3 测量位置应选择在风场主风向的上风向位置。
3.2 测量位置数量
测量位置数量依风场地形复杂程度而定：对于地形较为平坦的风场，可选择一处安装测量设备；对于地形较为复杂的风场，应选择二处及以上安装测风设备。
4 测量参数
4.1 风速
4.1.1 10 min 平均风速
每秒采样一次，自动计算和记录每 10 min 的平均风速，m/s。
4.1.2 小时平均风速
通过 10 min 平均风速值获取每小时的平均风速，m/s。
4.1.3 极大风速
每 3 s 采样一次的风速的最大值，m/s。
4.2 风向
4.2.1 风向采样
与风速同步采集的该风速的风向。
4.2.2 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，每个扇形区域包含 22.5° ；也可以采用多少度来表示风向。
4.3 风速标准偏差
4.3.1 以 10 min 为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，m/s。
4.3.2 自动计算和记录每 10 min 的风速标准偏差。
4.4 气温
4.4.1 现场采集风场的环境温度，℃。
4.4.2 每小时采样一次并记录。
4.4.3 日平均温度应是每日逐小时连续采样数据的平均值。
4.5 大气压
4.5.1 现场采集风场的大气压，kPa。
4.5.2 每小时采样一次并记录。
4.5.3 日平均大气压应是每日逐小时连续采样数据的平均值。
5 测量仪器
5.1 测风仪
测风仪在现场安装前应经法定计量部门检验合格，在有效期内使用。
5.1.1 风速传感器
- 测量范围：0 m/s ~ 60 m/s；
- 误差范围：±0.5 m/s（3 m/s ~ 30 m/s）；
- 工作环境温度：-40 ℃ ~ 50 ℃；
- 响应特性距离常数：5 m 。
5.1.2 风向传感器
- 测量范围：0° ~ 360°；
- 精确度：±2.5° ；
- 工作环境温度：-40 ℃ ~ 50 ℃。
5.1.3 数据采集器
5.1.3.1 应具有本标准规定的测量参数的采集、计算和记录的功能。
5.1.3.2 应能在现场可直接从外部观察到采集的数据。
5.1.3.3 应具有在现场或室内下载数据的功能。
5.1.3.4 应能完整地保存不低于 3 个月 采集的数据量。
5.1.3.5 应能在现场工作环境温度下可靠运行。
5.2 大气温度计
5.2.1 测量范围：-40 ℃ ~ 50 ℃。
5.2.2 精确度：±1 ℃ 。
5.3 大气压力计
5.3.1 测量范围：60 kPa ~ 108 kPa。
5.3.2 精确度：±3% 。
6 测量设备安装
6.1 测风塔
6.1.1 结构
测风塔结构可选择桁架型或立杆拉线型等不同形式，并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。
6.1.2 基础
测风塔无论采用何种结构形式，在当地 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。
6.1.3 数量与高度
风场在一处安装测风塔时，其高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度。
风场多处安装测风塔时，其高度可按 10 m 的整数倍选择，但至少有一处测风塔的高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度。
6.1.4 防雷
测风塔顶部应有避雷装置，接地电阻不应大于 4 Ω 。
6.1.5 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是否安装航空信号灯。在有牲畜出没的地方，应设防护围栏。
6.2 测风仪
测风仪包括风速传感器、风向传感器和数据采集器三部分。
6.2.1 数量
6.2.1.1 只在一处安装测风塔时，测风塔上应安装三层风速、风向传感器，其中两层应选择在 10 m 高度和拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度处，另一层可选择 10 m 的整数倍高度安装，数据采集器按 6.2.3 的规定安装。
6.2.1.2 风场安装二处及以上测风塔时，应有一套风速、风向传感器安装在 10 m 高度处，另一套风速、风向传感器应固定在拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度处，其余的风速、风向传感器可固定在测风塔 10 m 的整数倍高度处。
6.2.2 风速、风向传感器安装
6.2.2.1 风速、风向传感器应固定在桁架式结构测风塔直径的 3 倍 以上、圆管型结构测风塔直径的 6 倍 以上的牢固横梁处，迎主风向安装（横梁与主风向成 90°），并进行水平校正。
6.2.2.2 应有一处迎主风向对称安装二套风速、风向传感器。
6.2.2.3 风向标应根据当地磁偏角修正，按实际“北”定向安装。
6.2.3 数据采集器
6.2.3.1 野外安装数据采集器时，安装盒应固定在测风塔上离地 1.5 m 处；也可安装在现场的临时建筑物内。
6.2.3.2 安装盒应防水、防冻、防腐和防沙尘。
6.2.3.3 数据采集器安装在远离测风现场的建筑物内时，应保证传输数据的准确性。
6.3 大气温度计
温度计可随测风塔安装，也可安装在距测风塔中心 30 m 以内、离地高度 1.2 m 的百叶箱内。
6.4 大气压力计
安装位置同 6.3。
7 测量数据收集
7.1 数据连续性
现场测量应连续进行，不应少于一年。
7.2 数据完整率
现场采集的测量数据完整率应在 98% 以上。
7.3 数据下载
采集测量数据可采用遥控、现场或室内下载的方法。数据采集器的芯片或存储器脱离现场不得超过 1 h 。
7.4 采集数据时间间隔
采集数据的时间间隔最长不宜超过一个月。
7.5 数据保存方式
下载的测量数据应作为原始资料正本保存，用复制件进行数据整理。
8 测量数据整理
8.1 原则
不得对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减。
8.2 及时性
对下载数据应及时进行复制和整理。
8.3 数据初判
应对原始数据进行初判，看其是否在合理的范围内。
8.3.1 数据合理范围
数据合理范围见表 1。
表 1 数据合理范围
| 主要参数 | 合理范围 |
|---|---|
| 平均风速 | 0 m/s ≤ 小时平均风速 ＜ 40 m/s |
| 风向 | 0° ≤ 小时平均值 ＜ 360° |
| 平均气压（海平面） | 94 kPa ≤ 小时平均值 ≤ 106 kPa |
8.3.2 数据相关性
数据相关性见表 2。
表 2 数据相关性
| 主要参数 | 合理相关性 |
|---|---|
| 50 m/30 m 高度小时平均风速差值 | ＜ 2.0 m/s |
| 50 m/10 m 高度小时平均风速差值 | ＜ 4.0 m/s |
| 50 m/30 m 高度风向差值 | ＜ 22.5° |
8.3.3 数据变化趋势
数据变化趋势见表 3。
表 3 数据变化趋势
| 主要参数 | 合理变化趋势 |
|---|---|
| 1 h 平均风速变化 | ＜ 6 m/s |
| 1 h 平均气温变化 | ＜ 5 ℃ |
| 3 h 平均气压变化 | ＜ 1 kPa |
8.4 数据缺漏和失真
在数据整理过程中，发现数据缺漏和失真时，应立即与现场测风人员联系，认真检查测风设备，及时进行设备检修或更换；对缺漏和失真数据应说明原因。
8.5 数据时序
整理数据时序依：
- 每日 0 时～23 时；
- 每月 1 日～28 日或（29、30、31 日）；
- 年为 1 月～12 月（也可由实际测风起始月、日、时起记录）。
8.6 风速标准偏差
风速标准偏差（）以 10 min 为基准进行计算与记录，其计算公式如下：
式中：
- —— 10 min 内每一秒的采样风速，m/s；
- —— 10 min 的平均风速，m/s。
8.7 数据整理报告
现场测量逐 10 min 原始数据报告格式（示例）见附录 A。
现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告格式（示例）见附录 B。
附 录 A
（提示的附录）
现场测量逐 10 min 原始数据报告格式（示例）
报告日期:1999 年 5 月 26 日
| 风场名称 | ××× | 测风塔编号 | ××-02 |
| 风场地点 | ××省××县×× | ||
| 测风塔位置 | E117°24′11″, N43°56′23″ | 海拔高度/m | 1838 |
| 测风数据开始日期时间 | 1998 年 5 月 24 日 0 时 0 分 0 秒 | 数据完整率 | 99% |
| 测风数据截止日期时间 | 1999 年 5 月 23 日 23 时 59 分 59 秒 | ||
| 参数代号 | 风速 v | 标准偏差 S | 高度代号 | |||
| 单位 | m/s | a | b | c | d | |
| 测量高度 | a,b,c | a,b,c | 50 m | 30 m | 10 m | 3 m |
| 日期 | 时间 | va | vb | vc | Sa | Sb | Sc |
| 980524 | 0000 | 12.4 | 11.8 | 9.8 | 1.61 | 1.42 | 1.08 |
| 980524 | 0010 | 12.7 | 11.8 | 10.2 | 1.78 | 1.42 | 1.33 |
| …… | …… | …… | |||||
| 990523 | 2340 | 8.8 | 8.2 | 7.0 | 1.41 | 1.39 | 1.19 |
| 990523 | 2350 | 8.5 | 7.8 | 6.7 | 1.62 | 1.48 | 1.21 |
附 录 B
（提示的附录）
现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告格式（示例）
报告日期:1999 年 5 月 28 日
| 风场名称 | ××× | 测风塔编号 | ××-02 |
| 风场地点 | ××省××县×× | ||
| 测风塔位置 | E117°24′11″, N43°56′23″ | 海拔高度/m | 1838 |
| 测风数据开始日期时间 | 1998 年 5 月 24 日 0 时 | 数据完整率 | 99% |
| 测风数据截止日期时间 | 1999 年 5 月 23 日 23 时 | ||
| 参数代号 | 风速 v | 风向 D | 气温 T | 气压 p | 高度代号 | 极大风速 | |||||
| 单位 | m/s | 度 | ℃ | kPa | a | b | c | d | 风速/(m/s) | 风向/度 | 发生时间 |
| 测量高度 | a,b,c | a,b,c | d | d | 50 m | 30 m | 10 m | 3 m | 28.3 | 318 | 19990226 |
| 日期 | 时间 | va | vb | vc | Da | Db | Dc | Td | pd |
| 980524 | 00 | 12.4 | 11.8 | 9.8 | 292 | 289 | 288 | 13.4 | 81.2 |
| 980524 | 01 | 12.7 | 11.8 | 10.2 | 296 | 294 | 295 | 13.2 | 81.2 |
| …… | …… | …… | |||||||
| 990523 | 22 | 8.8 | 8.2 | 7.0 | 305 | 307 | 306 | 15.2 | 81.1 |
| 990523 | 23 | 8.5 | 7.8 | 6.7 | 302 | 304 | 305 | 14.9 | 81.1 |