国外厂家为什么千方百计地提高塔筒高度?

           近日 , Gamesa将在泰国某风场安装33台塔筒高度为153m的G114-2.0MW和G114-2.1MW机组 , 号称是亚洲最高风电机组 。 回头再想国内风机的轮毂高度 , 最高也就120m左右的水平 , 相差30m开外 , 接近10层楼的高度了 。
塔筒高度是不是越高越好吗?为什么国外风电制造商都在拼命提高轮毂高度 , 而国内在这方面的动力没有那么大呢?
经济性是关键
确定是否采用较高的塔筒高度 , 主要还是取决于经济效益 , 提高塔筒高度必然导致塔筒和基础的成本增加 , 那么提高塔筒带来的发电量的提升就需要效果更加明显 , 才可以使得机组最终的经济效益变好 。

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通常来说 , 在风切变大于0.15以上 , 采用较高的塔筒高度经济效益会提高;而风切变小于0.05~0.08左右时 , 采用较低的塔筒高度经济效益会更明显改善;而当风切变处于0.08~0.15之间时 , 改变塔筒高度对经济效益的影响不明显 , 因而通常倾向于采用较低的塔筒高度 。
【国外厂家为什么千方百计地提高塔筒高度?】 风切变的影响因素
风切变是在地表摩擦力的作用下 , 不同高度的风速所表现出的随高度降低逐渐较弱的趋势 , 风切变的程度通常用风切变指数来衡量 。
其影响因素则主要有:微观地形、地表粗糙度、大气稳定度3个方面 。
1、微观地形 。 对于复杂地形风场 , 风切变受微观地形的影响较大 , 在山脊顶部通常风切变较小 , 甚至会出现负切变的现象 。 而对于简单地形风场 , 风切变通常则会略大 。
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2、地表粗糙度 。 地表粗糙度主要受地表的地貌、植被等影响 , 在荒漠化严重的地区 , 风切变通常较小;而在绿化程度较高、森林覆盖面积较大的地区 , 风切变则会偏大 。
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3、大气稳定度 。 地表附近温度较低时 , 大气趋向于稳定;反之在地表附近温度较高时则趋向于不稳定;而在温度适中时 , 大气稳定度为中性 。
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在大气处于不稳定状态时 , 不同高度的风速之间动量交换程度很高 , 风切变指数较小;相反 , 在大气处于稳定状态时 , 不同高度的风速之间动量交换程度较弱 , 风切变指数较大(此时的风切变主要受地形因素的影响) 。
为什么欧洲要提高塔筒高度
首先 , 地形较为简单 。 虽然近年来欧洲风场也逐渐由简单地形向中等复杂地形发展 , 但总体来说 , 与国内风场的复杂程度是没法比的 , 所以在微观地形方面不会对风切变有显著的降低作用 。
其次 , 植被比较茂密 。 一方面 , 茂密的植被可以提高地表粗糙度 , 使得初始的风切变提高;另一方面 , 植被的蒸腾作用可以带走大量的地表热量 , 使得大气趋向于稳定 , 而保持风切变不被减弱 。
其次 , 欧洲纬度较高 。 欧洲大部分地区的纬度都要高于北京 , 全年大部分时间地表温度不会太高 , 而且在北欧地区还会出现极昼和极夜现象 , 也会使得地表温度倾向于较低水平 , 大气稳定度趋向于稳定 , 进一步维持风切变 。
高塔筒是否适合国内风场
对于这个问题 , 我们用排除法 , 微观地形复杂的地区、荒漠化严重的地区都不符合 , 这样就基本排除了西北地区和(以云南贵州为代表的)复杂地形地区 。 其他地区适用高塔筒的可能性存在 , 但还要对风场的周边环境进行具体分析 , 并结合测风数据进行判断 。