测风塔资料
第二章(2)测风塔的结构、地点选择和安装总结
第二章（2）测风塔的结构、地点 ）测风塔的结构 地点 选择和安装测风塔用于对近地面气流运动情况进行观测、记录的塔形构筑物，以前多由 地 气流 情 的塔 构筑物 前多 气象、环保部门建造，用于气象观测和大气监测风力发电场（Ch2.2）测风塔 为 电 投资建 获 第 为风电场投资建设获取第一手风能资料 能资料 主要功能：环境监测，风、气压、温度、湿度等资源数据采集，为相 应仪器设备的安装做支撑 适用单位：风电场前期规划、气象数据采集、环境监测等部门风力发电场（Ch2.2）主要内容 要内容 测风塔的结构 塔的结构 测风塔的地点选择 测风塔的安装 测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构分类 圆筒式 桁架式风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构结构塔架 拉绳型 自立型风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构 基础 传感器支撑构件 支柱和横梁 满足 传感器支撑构件：支柱和横梁，满足 能经受该处可能发生极端情况下风和冰的载荷 结构稳定 风引起的振动最小 结构稳定，风引起的振动最小 防止环境造成的腐蚀 不要堵塞传感器外罩的排水孔，冰冻条件下积水 膨胀可能会破坏传感器内部元件风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构结构 电缆 接地和防雷保护装置 测风系统风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构要求 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 基础测风塔无论采用何种结构形式，在遭遇当地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风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构要求防雷测风塔顶部应有避雷装置，接地电阻不应大于4欧姆风力发电场（Ch2.2）测风塔的结构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 测风塔位于航线下方时，应根据航空部门的要求决定是否装航空信号灯在有牲畜出没的方应设防护围栏在有牲畜出没的地方，应设防护围栏主要内容要内容塔的结构测风塔的结构测风塔的地点选择 测风塔的安装测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理尽量远离障碍物；否则在盛行风向的下风向与障碍物的水离不应少障碍物高度的倍碍物的水平距离不应少于障碍物高度的10应选择在风场主风向的上风向位置选择的位置要具有代表性，能够代表场址的主要范围要考虑测风塔附近陡峭地形对低层测量的影响 要考虑土地利用、建筑许可、入场道路等因素测风塔的数量般个测风塔覆盖，少在轮毂高度进 一般120~30MW，至少在轮毂高度进行风速、风向测量，一般风资源测试时间为一年复杂地形条件下需要更多的测量塔测风塔的位置和数量一定要在地形图上先确定，再到现场调整并最终确定主要内容要内容塔的结构测风塔的结构测风塔的地点选择 测风塔的安装测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理以斜拉式塔架为例塔架几乎可以在任何地点安装，但在地形相对平坦和没有树的地点更容易如果是立在斜坡或不平的地面上则塔架立起过程 如果是立在斜坡或不平的地面上，则塔架立起过程中需要多次调整拉绳如果是立在树多的地区，则塔架立起后需要为拉绳清除出足够的场地安装步骤确定底盘和锚的位置地锚选择：由每个站址的地质特性决定，地质特性应该在站址初步调查阶段确定，地锚型式与土壤条件配合不当会导致脱锚和塔架倒塌土壤类型地锚型式安装方法松散或固结的沙砾土或黏土松散或固结的沙、砾土或黏土螺旋用铁棍旋入岩石和土质箭头铁锤或凿岩机坚硬岩石销钉/岩石地锚钻孔和环氧加固/用钢钎扩孔确定好锚的点并进行安装 进行底盘装配塔架装配传感器及相应设备安装原则：测风传感器在塔架上用支架安装必须想方设法减小塔架、支架、其他设备和传感器对所测参数的影响安装数量及高度一座测风塔上应安装多层测风仪，以确定风速随高度的变化（风剪切效应）至少在10m 高度和拟安装风力发电机组的轮毂中心高度处各安装一套风速风向仪，一般安装高度有10m、25m、40m、各安装一套风速风向仪一般安装高度有50m、60m、70m等高度温度计、压力计一般安装高度较低，一个风场安装一套即可 温度计、压力计般安装高度较低，个风场安装套即可上层传感器安装在离塔架顶端至少0.3m的位置，以减少塔影效应传感器要安装在单独的横梁上，支架应水平地伸出塔架以外至少3倍桁架式塔架的宽度，或6倍圆筒式塔架的直径传感器安装在塔架主风向的一侧传感器安装在塔架主风向的侧传感器的位置应在支架以上至少8倍支架直径的高度向的准确性风向的准确性磁偏角：磁北线与真北线之间的夹角风向指北杆各点不致在测风塔装多层风向标上下指北杆有 风向指北杆各点不一致，在测风塔装多层风向标，上下指北杆有5°-10°的差异风向的准确性风向标死区的位置不能直对盛行风向，死区的方向至少偏离主风向90°，死区的方向必须明确并在数据采集器或分析软件中记录，以修正风向温度传感器传感器要带保护罩，安装位置离塔架表面至少一个 传感器要带保护罩，安装位置离塔架表面至少个塔架直径的距离，以减小塔架本身热作用的影响传感器在塔架上的位置要尽可能在盛行风向上以 传感器在塔架上的位置要尽可能在盛行风向上，以保证足够的通风数采集相关件数据采集器和相关硬件在数据采集器内放置干燥剂包以防潮把数据采集器连接电缆通讯设备放入安全的防护箱内能够锁住同时 把数据采集器、连接电缆、通讯设备放入安全的防护箱内，能够锁住同时抵御恶劣天气防护箱在塔架的安装位要足够高高于平均积雪深度并能防故破 防护箱在塔架的安装位置要足够高，高于平均积雪深度，并能防止故意破坏如果用太阳能，要把太阳能电池板放到防护箱之上以防阴影，朝向南方并接近直立，以减少脏物堆积和在冬季太阳角度较低时能获得最大的能量接近直立以减少脏物堆积和在冬季太阳角度较低时能获得最大的能量 确保所有进设备防护箱的电缆都有滴水回路密封防护箱的所有开口以防止漏雨昆虫和啮齿动物造成破坏 密封防护箱的所有开口，以防止漏雨、昆虫和啮齿动物造成破坏主要内容要内容塔的结构测风塔的结构测风塔的地点选择 测风塔的安装测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理测风设备的调试在塔架立起之前或安装人员在塔架高处的时候设备要经过测试使其正常在塔架立起之前或安装人员在塔架高处的时候，设备要经过测试，使其正常工作，安装完成之后还应该重复做。
测风塔技术要求
1.测风塔位置要求1)测风塔位置的风况应基本代表该风电场的风况，避免局部地形的影响；2)测风塔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)测风塔位置应在风电场5km范围内且不受风电场尾流影响，应选择在风电场主风向的上风向位置；4)测风塔数量依风电场地形复杂程度、气候特征和装机容量而定。
对于地形较为平坦的风场，可选择一处安装测风塔。
对于地形较为复杂的风场，应选择二处及以上安装测风塔。
2.测风塔监测参数要求2.1. 风速1)瞬时风速：每秒采样一次，单位：m/s；2)10min平均风速：每秒采样一次，自动计算和记录每10min的平均风速，单位：m/s；3)小时平均风速：通过10min平均风速值获取每小时的平均风速，单位：m/s；4)极大风速：每3秒采样一次的瞬时风速的最大值，单位：m/s。
2.2. 风向1)风向采样：与风速同步采集的该风速的风向；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，每个扇形区域含22.5°；也可以采用多少度来表示风向。
2.3. 风速标准偏差以10min为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，单位m/s。
自动计算和记录每10min的风速标准偏差。
2.4. 气温气温应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为℃。
2.5. 大气压大气压应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为hPa。
2.6. 相对湿度相对湿度应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为%RH。
3.测风塔监测仪器要求监测仪器在现场安装前应经气象计量部门检验合格，使用期间免维护，无需用户做参数标定。
3.1. 测风仪3.1.1.风速传感器1)测量范围0m/s～60m/s；2)测量精度：±0.5m/s(3m/s～30m/s)；3)工作环境温度：-40℃～50℃；4)响应特性距离常数：5m。
海上测风塔系统PPT课件
3、常用测风塔类型
表2.1 国内外部分海上测风塔案例
国家
德国
运作时间 2003.9
海面高度 101m
作业水深 测风塔形式
33.5m 四角 圆管
水下构造 四角套管
重量
650t
Lidar
有
离岸距离 45km
德国 2007 101m 25m 三角 圆管 单桩 434t
无 31km
德国 美国 荷兰
德国
德国 台湾
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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1
目录
• 一、概况 • 二、海上测风塔主要类型 • 三、海上测风塔设计 • 四、海上测风塔建设
2
一、概况
• 1、海上发展风电的优势 • 2、海上风电场类型 • 3、我国海上风电发展现状及前景 • 4、海上测风任务的必要性及紧迫性 • 5、海上测风工作的主要内容 • 6、海上测风工程审批
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二、海上测风塔主要类型
3、常用测风塔类型
目前，欧洲已安装的海上测风塔，大多都采用单桩 基础。根据已有国内外的建设经验，海上测风塔一般采 用的形式有：自立式单根圆筒结构、自立式三角形桁架 结构、声雷达（Lidar）测风塔等；基础采用较多的形式 有：单立柱( 单桩、三桩) 、导管架等。
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二、海上测风塔主要类型
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一、概况
6、海上测风工程审批
海域使用申请
环境影响评价
通航安全评估 水上水下 施工许可证
项目前期工 作承担单位
施工企业
县级海洋主管部门
有审批权的地方海 洋主管部门
海上测风塔项目建议书教案资料
海上测风塔项目建议书教案资料尊敬的领导：根据近年来我国海上风电发展态势的分析，我们认为在现有的风电项目中加入海上测风塔是十分必要且具有积极意义的。
为此，我们特别编写了本建议书，旨在提出海上测风塔项目的建设方案，并提供参考教案资料。
一、项目概述海上测风塔项目是指在海上风电场中建设的一种用于风能资源测定和风电场设计的观测设施。
通过安装测风塔，可以实时监测和记录海上风电场的风速、风向等气象数据，并通过分析数据来进行风能资源评估和风电场规划设计，为风电场的建设和运营提供科学依据。
二、项目意义1.提高风电场的资源利用率：通过准确测量和评估海上风能资源，可以指导科学合理地选择风机布局，并优化风电场的设计和运营模式，提高风电利用率和发电效率。
2.降低风电建设和运维成本：通过准确掌握海上风电场的风能资源特点，可以降低风机的投资和建设成本，同时减少运维费用，提高风电设备的可靠性和寿命。
3.推动海上风电产业发展：海上测风塔项目的建设将创造就业机会，培育专业人才，并带动相关产业链的发展，推动海上风电产业的健康发展。
三、项目建设方案1.选址：选择离岸风电场的核心区域，距离岸线适中，无阻挡物的影响，并根据海上风场的风能分布特点进行合理定位。
2.设计：根据测风塔的功能需求，结合当地气候环境等因素，设计合适的塔体结构和测量系统，确保数据准确可靠。
3.建设：组织专业团队进行施工和安装，严格按照相关安全规范进行操作，并选用高品质材料和设备，确保工程质量。
4.运营：建立科学的数据监测体系，定期进行数据采集和分析，形成专业报告，为风电场的建设和运营提供决策支持。
四、教案资料提供在海上测风塔项目的教育培训中，可以提供以下教案资料：1.测风塔的原理和功能介绍：包括测风塔的结构组成、工作原理以及所能提供的气象数据等内容。
2.海上测风塔的选址和设计要点：介绍选址和设计的重要性，以及如何选择合适的测风塔位置和如何设计合理的测量系统。
3.海上测风塔的建设和运营管理：包括测风塔的施工和安装要点，以及运营管理的流程和方法。
第二章(2)测风塔的结构、地点选择和安装
测风塔的安装
温度传感器
传感器要带保护罩，安装位置离塔架表面至少一个 塔架直径的距离，以减小塔架本身热作用的影响
传感器在塔架上的位置要尽可能在盛行风向上，以 保证足够的通风
风力发电场（Ch2.2）
测风塔的安装
数据采集器和相关硬件
在数据采集器内放置干燥剂包以防潮 把数据采集器、连接电缆、通讯设备放入安全的防护箱内，能够锁住同时
风力发电场（Ch2.2）
主要内容
测风塔的结构 测风塔的地点选择 测风塔的安装 测风设备的调试 测站的运行和维护 数据的收集和管理
风力发电场（Ch2.2）
测风塔的安装
以斜拉式塔架为例பைடு நூலகம்
塔架几乎可以在任何地点安装，但在地形相对平坦 和没有树的地点更容易
如果是立在斜坡或不平的地面上，则塔架立起过程 中需要多次调整拉绳
测风塔的结构
基础 传感器支撑构件：支柱和横梁，满足
能经受该处可能发生极端情况下风和冰的载荷 结构稳定，风引起的振动最小 防止环境造成的腐蚀 不要堵塞传感器外罩的排水孔，冰冻条件下积水
膨胀可能会破坏传感器内部元件
风力发电场（Ch2.2）
测风塔的结构
结构
电缆 接地和防雷保护装置 测风系统
范围 要考虑测风塔附近陡峭地形对低层测量的影响 要考虑土地利用、建筑许可、入场道路等因素
风力发电场（Ch2.2）
测风塔的地点选择
测风塔的数量
一般1个测风塔覆盖20~30MW，至少在轮毂高度进 行风速、风向测量，一般风资源测试时间为一年
复杂地形条件下需要更多的测量塔
测风塔的位置和数量一定要在地形图上先确定， 再到现场调整并最终确定
测风塔技术要求
测风塔技术要求1.测风塔位置要求1)测风塔位置的风况应基本代表该风电场的风况，避免局部地形的影响；2)测风塔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)测风塔位置应在风电场5km范围内且不受风电场尾流影响，应选择在风电场主风向的上风向位置；4)测风塔数量依风电场地形复杂程度、气候特征和装机容量而定。
对于地形较为平坦的风场，可选择一处安装测风塔。
对于地形较为复杂的风场，应选择二处及以上安装测风塔。
2.测风塔监测参数要求2.1. 风速1)瞬时风速：每秒采样一次，单位：m/s；2)10min平均风速：每秒采样一次，自动计算和记录每10min的平均风速，单位：m/s；3)小时平均风速：通过10min平均风速值获取每小时的平均风速，单位：m/s；4)极大风速：每3秒采样一次的瞬时风速的最大值，单位：m/s。
2.2. 风向1)风向采样：与风速同步采集的该风速的风向；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，每个扇形区域含22.5°；也可以采用多少度来表示风向。
2.3. 风速标准偏差以10min为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，单位m/s。
自动计算和记录每10min的风速标准偏差。
2.4. 气温气温应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为℃。
2.5. 大气压大气压应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为hPa。
2.6. 相对湿度相对湿度应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为%RH。
3.测风塔监测仪器要求监测仪器在现场安装前应经气象计量部门检验合格，使用期间免维护，无需用户做参数标定。
3.1. 测风仪3.1.1.风速传感器1)测量范围0m/s～60m/s；2)测量精度：±0.5m/s(3m/s～30m/s)；3)工作环境温度：-40℃～50℃；4)响应特性距离常数：5m。
测风塔技术要求内容
1.测风塔位置要求1)测风塔位置的风况应基本代表该风电场的风况，避免局部地形的影响；2)测风塔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)测风塔位置应在风电场5km围且不受风电场尾流影响，应选择在风电场主风向的上风向位置；4)测风塔数量依风电场地形复杂程度、气候特征和装机容量而定。
对于地形较为平坦的风场，可选择一处安装测风塔。
对于地形较为复杂的风场，应选择二处及以上安装测风塔。
2.测风塔监测参数要求2.1. 风速1)瞬时风速：每秒采样一次，单位：m/s；2)10min平均风速：每秒采样一次，自动计算和记录每10min的平均风速，单位：m/s；3)小时平均风速：通过10min平均风速值获取每小时的平均风速，单位：m/s；4)极大风速：每3秒采样一次的瞬时风速的最大值，单位：m/s。
2.2. 风向1)风向采样：与风速同步采集的该风速的风向；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，每个扇形区域含22.5°；也可以采用多少度来表示风向。
2.3. 风速标准偏差以10min为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，单位m/s。
自动计算和记录每10min的风速标准偏差。
2.4. 气温气温应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为℃。
2.5. 大气压大气压应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为hPa。
2.6. 相对湿度相对湿度应每10秒采样一次，记录采样值和每10分钟的平均值，单位为%RH。
3.测风塔监测仪器要求监测仪器在现场安装前应经气象计量部门检验合格，使用期间免维护，无需用户做参数标定。
3.1. 测风仪3.1.1.风速传感器1)测量围0m/s～60m/s；2)测量精度：±0.5m/s(3m/s～30m/s)；3)工作环境温度：-40℃～50℃；4)响应特性距离常数：5m。
海上测风塔系统
一、概况
3、我国海上风电发展现状及前景
表1.3 我国东南沿海省市的海上风电发展规划 规划装机容量/万kW 2015年 2020年 近海 总计 潮间带 近海 60 70 20 135 200 130 180 30 1020 460 150 300 40 290 50 120 30 655 320 580 80 2280
二、海上测风塔主要类型
4、海上测风雷达系统
TRITON 声雷达测风系统 在过去四年里，TRITON 声雷达测风系统已经为全 球30多个国家安装并运行时间共超过500万小时。2010 年9月14日，美国风能协会在一次风能评估研讨会上公 布了一项研究成果：总共11个风资源评估机构用30m 和50m测风塔数据，推算出的测风塔80m高度的平均风 速比实际测得的风速高出2%，最高误差3.6%。而在所 有高度，TRITON 声雷达和测风塔测得的数据相差小于 1%。
国家
运作时间
德国
2003.9
德国
2007
德国
2008
美国
2003
荷兰
2004
德国
2006
德国
2005
台湾
2006
海面高度
作业水深 测风塔形式 水下构造 重量 Lidar 离岸距离
101m
33.5m 四角 圆管 四角套管 650t 有 45km
101m
25m 三角 圆管 单桩
120m
23m
118m
17m 三角 圆管 单桩
一、概况
1、海上发展风电的优势
海上风资源丰富，风速高，很少有静风期，风况优于陆地， 可以有效利用风电机组发电容量。 通常海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%。海上 风的湍流强度低，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上 可达25~30年。
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虽然市面上出现了越来越多的中尺度数据，部分产品也能够指导投资者快速准确地初步选定风资源，也就是业内所说的宏观选址阶段，由于受限于中尺度数据的产品原理及精度，即便是目前最优秀的中尺度产品，其单点的风速误差超过0.1m/s 也是很正常的。
但问题是，对于低风速风电场来说，0.1m/s 的风速误差就意味着超过2% 的投资回报率误差，而更大的风速误差甚至会影响到风电场的机组选型。
按照《NBT 31046 －2013 风电功率预测系统功能规范》要求，风功率预报必须采用实时传输测风塔数据，比如测风塔至风功率预测系统的实时测风数据传送时间间隔应不大于5分钟；测风塔宜在风电场外1 千米至5 千米范围内且不受风电场尾流效应影响，宜在风电场主导风向的上风向，位置应具有代表性；采集量应至少包括10 米、50 米及轮毂高度的风速和风向以及气温、气压等信息，应包括瞬时值和5分钟平均值；测风塔数据可用率应大于99%。
从技术层面看，格林云平台能够对测风塔进行全生命期的管理，当一切还没进入场地时，作为风资源工程师，你就可以基于中尺度数据选定资源较好的场址；当一座风电场的场址定了以后，你就可以快速做一个宏观选址的规划，包括安装多少台机组、大概在什么位置，那么为配合机组的机位，测风塔应立在哪里、有无足够的代表性，都可以有解。
更重要的是由此延伸出一个测风方案设计，这样就能保证设计出来的测风塔不仅能代表风电场，而且能够长期测风，从风电场测风到投产运行，数据有了很好的传承。