风力发电场课程设计报告

一、课程设计的目的和任务
根据《风力发电场》课程中第二章的内容，学习使用WAsP、WINDFARMER等软件，掌握风电场风能资源评估和微观选址的原理及方法，熟练掌握相关软件的使用方法。

二、课程设计的内容和要求
根据风场测风数据及地形图，分别使用WAsP和WINDFARMER软件，进行风资源评估和微观选址。

具体包括：
1、对给定的风场测风数据进行处理，制作地形图（北京市及其周边地区）；(Global Mapper、谷歌地球、AutoCAD)
2、使用经过处理后的测风数据，进行风资源评估，得到风图谱；(WAsP)
3、依据微观选址的基本原则，进行优化布机；(WAsP、WINDFARMER)
4、对两套不同软件的计算结果进行对比分析；
5、撰写设计报告。

三、课程设计进度安排
共两周，10天的时间，具体安排如下：
第1-2天：数据处理；
第3-5天：学习WAsP软件的使用方法，并对给定的任务进行计算；
第6-7天：学习WINDFARMER软件的使用方法，并对给定的任务进行计算；
第8-9天：整理计算结果，撰写设计报告；
第10天：考核。

四、实验内容
1、宏观选址及制作地形图
使用谷歌地球进行宏观选址，经过小组讨论，选择了一块山谷里的平地作为宏观场址，见图1
图1
进入网址：/SELECTION/inputCoord.asp ，下载高程数据SRTM_60_04 和SRTM_60_05，用Global Mapper 打开，并修改投影方式，如图2
在宏观场址内选定一点，用Excel 制作
Global Mapper 的csv 定点文件，如图3
图 2
图 3
得到定点后，放大定点附近区域，圈定大约100平方公里的土地，然后制作等高线，具体步骤见图4
图4
得到结果如图5
用AutoCAD 删除一些多余的线之后得到等高线图，如图6
再用
WAsP Map Editor 打开CAD
的dxf 文件，经过检查确定没有问题之后，另存为WAsP 所需要的map 格式，如图7
图 6
图 7
2、将数据处理成WAsP 所需要的tab 文件
经过完整性检验和合理性检验，以及对不合理数据和缺测数据的处理，有效数据完整率达到了92.2%，将处理过的数据，保存为txt 文件。

再用OWC Wizard 将其转换为tab 格式，如图8
3、制作风机的机型文件
根据给定的pdf 文件：QGW -2011 金风93-1500机组产品技术说明-A2，在文件中找到该机组在标准空气密度下的静态功率曲线及推力系数，将这些数据输入至WAsP Turbine Editor 中，得到WAsP 所需要pow 格式的机型文件，如图
9
图 8
4、用
WAsP 软件进行风机排布以及计算风电场发电量
（1）创建一个新的workspace,在该工作空间插入一个新的project ，在project 中，通过from file 插入map 文件，即地形图文件，如图10
图 9
图 10
（2）在project中，插入一个新的wind atlas。

在wind atlas中，插入一个新的Met station。

在Met station中插入Observed wind climate，Obstacle group和Roughness rose如图11
图11
手动填写气象站的位置，如图12
图12
（3）在project中，插入一个新的Resource grid，设置好轮毂高度，并通过Edit grid设置合适栅格大小，以方便在栅格内进行布机，如图13
（4
）在project 中插入Wind farm ，在Wind farm 中插入Turbine site group ，在Turbine site group 中插入Turbine site ，如图14
在Vector map 里，按住Ctrl 键进行布机，50MW 风电场需要1.5MW 风力发电机33台，最后的布机结果如图15
图 13
图 14
图15
（5）在Wind farm里插入Wind turbine generator，选择制作好的pow文件，如图16
图16
（6）右击project ，选择do all feasible calculations for all project members ，进行风电场的发电量计算。

风电场的总的数据如图17
风电场各风电机组数据如图18
图 17
图 18
得到风图谱如图19
5、使用
WindFarmer
优化布机 （1）将map 格式地图文件导入WindFarmer 中，并选择投影方式为高斯6度，基准面为北京
1954，如图20
图 19
图 20
（2）将WasP 软件生成的wrg 格式风电场场址的栅格文件和测风塔地址的栅格文件导入WindFarmer 再导入WAsP 生成的tab 文件建立关联，提高精确度，如图21
（3）把边界优化一下使得其面积达到要求，并且根据
WAsP 的布机位置在WindFarmer 里进行布机，如图22 图 21
图 22
（4）载入风电机组pow文件，并做一定的修改，如图23
图23
（5）开始优化，如图24
（6）最终的优化布机结果，如图25
图25
迭代结果如图26
五、课设感想与体会
这一次《风力发电场》的课程设计，是我大学时代最后一次课程设计了，人的本性就是会十分珍惜最后一次的事物。

因此，我以十分认真的态度对待这次课程设计。

从最初的一无所知，到最后熟悉并掌握WAsP和WindFarmer的基本用法，这就是这次课程设计我最大的收获。

这次课程设计让我更加深刻的认识到宏观选址和微观选址的基本过程及其对风电场建设的重要性。

而这次课程设计过程中比较遗憾的一点是，这次课设虽然增加了地形图的制作，但是却没有涉及风电机组的选型问题。

毕竟风电机组的选型对风电场的效益具有绝对的影响。

在课程设计中，我们组遇到了很多问题。

我们先是用谷歌地球在昌平和张北中间确定了一块区域，但是却不知道如何在globalmapper中找到这个位置，经过搜索与询问，最后制作了一个csv文件，顺利地找到了我们选择的这块宝地。

然后就是圈地过程，圈了很多次都没有圈到自己满意的面积，最后多人合作，记住四个点的位置，最终圈到了我们都满意的大约100平方公里的土地，顺利地制作了地形图。

对于WAsP软件，我一开始一无所知，不知道如何导入测风数据，不知道如何导入地形图，不知道如何导入风机文件，不知道如何进行布机。

最后我静下心来，耐心地上网看了很多关于WAsP软件的使用教程并且和小组成员讨论，最终掌握了WAsP的基本用法。

布机过程也是充满艰辛，在地点的选取上，我们一开始往山上布机，最后经过讨论大家一致同意在平地上布机。

而在风机排列的过程中，不是太密集就是太疏散，经过相互讨论与参考以及一次又一次的重新布机，最终使所有机组的尾流损失降到了10%以下。

在WindFarmer软件的学习过程中，则充分体现了我们的团结。

我们并没有急于进行迭代计算，在这之前，我们小组的每一名成员都进行了一次完整的WindFarmer软件的操作，确保每一个人都知道如何使用WindFarmer。

最终，历经了五个小时， WindFarmer软件的迭代过程终于完成，我们的情绪也都
我很好奇明明WAsP和WindFarmer的开发者不一样，但是他们之间有着诸多的联系，它们使用的测风数据、风力机组型号是一个文件，并且WindFarmer需要用到WAsP导出的wrg格式的栅格文件。

我也由衷敬佩这些软件的开发者们，我觉得他们为了开发这两款软件肯定付出了极大的心血。

我们这些软件的使用者仅仅只是知道软件的操作步骤而已，根本就不太懂其中的原理。

这次课程设计又一次将我们风能的学生团结在一起。

我们在课设过程中一起学习，相互讨论。

在这个过程中，大家的凝聚力和自学能力均得到了一定的增强，最后我们每个人都收获了属于自己的东西。

我相信这次课程设计所收获的东西一定会给我们将来的学习和工作带来帮助。

六、参考文献
[1]《风力发电场》，刘永前、施跃文、张世惠、韩爽编著，机械工业出版社，2013年。

[2]《GBT 18709-2002 风电场风能资源测量方法》，中国标准出版社，2002年。

[3]《GBT 18710-2002 风电场风能资源评估方法》，中国标准出版社，2002年。

[4]《中国风资源测量和评估实务》，高虎编著，化学工业出版社，2009年。

[5]《风资源与微观选址:理论基础与工程应用》，张怀全编著，机械工业出版社，2013年。