1.3 风电场选址
风电场选址的好坏对风力发电预期出力能否达到有着关键的作用。风能的供应受着多种自然因素的复杂支配，特别是大的气候背景及地形和海陆的影响。由于风能在空间分布上是分散的，在时间分布上它也是不稳定和不连续的，也就是说，风速对气候非常敏感，时有时无，时大时小。但风能在时间和空间分布上有很强的地域性，所以选择品位较高的地址，除了利用已有的气象资料外，还要利用流体力学原理，研究大气流动的规律，因为大气是一种流体，它具有流体的基本特性，所以首先选择有利的地形，进行分析筛选，判断可能建风电场的地点，再进行短期（至少1年）的观测。并结合电网、交通、居民点等因素进行社会和经济效益的计算。最后确定最佳风电场的地址。
风电场场址还直接关系到风力机的设计或风力机型选择。一般要在充分了解和评价特定场地的风特性后，再选择或设计相匹配的风力机。
1.3.1 风电场选址的技术原则
（1）选址的基本方法 从风能公式
可以看出，增加风轮扫掠面积A和提高来流风速VW都可增大所获的风能。加长叶片可增大扫掠面积，但却带来设计与制造的复杂性，降低了经济效益。选择含能高的风电场提高来流风速VW是经济可行的。
选址一般分预选和定点两个步骤。预选是从10×104km2的大面积上进行分析，筛选出1×104km2较合适的中尺度区域，再进行考察选出100km2的小尺度区域，该区域满足在经验上看是可以利用的，且有一定的可用面积。然后收集气象资料，并设几个点观测风速。定点是在风速资料观测的基础上进行风能潜力的估计，作出可行性的评价，最后确定风力机的最佳布局。
大面积分析时，首先应粗略按可以形成较大风速的天气气候背景和气流具有加速效应的有利地形的地区，再按地形、电网、经济、技术、道路、环境和生活等特征综合调查。
对于短期现场的风速观测资料，应修正到长期风速资料，因为在观测的年份，可能是大风年或小风年，若不修正，有产生风能估计偏大或偏小的可能。修正方法采用以经验正交函数展开为基础的多元回归方法。
（2）选址的技术标准
①风能资源丰富区 反映风能资源丰富与否的主要指标有年平均风速、有效风能功率密度、有效风能利用小时数、容量系数等，这些要素越大，则风能越丰富。
根据我国风能资源的实际情况，风能资源丰富区定义为：年平均风速为6m/s以上，年平均有效风能功率密度大于300W/m2，风速为3～25m/s的小时数在5000h以上的地区。
②容量系数较大地区 风力机容量系数是指，一个地点风力机实际能够得到的平均输出功率与风力机额定功率之比。容量系数越大，风力机实际输出功率越大。风电场选在容量系数大于30％的地区，有较明显的经济效益。
③风向稳定地区 表示风向稳定可以利用风玫瑰图，其主导风向频率在30％以上的地区可以认为是风向稳定地区。
④风速年变化较小地区 我国属季风气候，冬季风大，夏季风小。但是在我国北部和沿海，由于天气和海陆的关系，风速年变化较小，在最小的月份只有4～5m/s。
⑤气象灾害较少地区 在沿海地区，选址要避开台风经常登陆的地点和雷暴易发生的地区。
⑥湍流强度小地区 湍流强度受大气稳定性和地面粗糙度的影响。所以在建风电场时，要避开上风方向地形有起伏和障碍物较大的地区。
1.3.2 风电场现场位置选择对策
知道了风能资源和风况勘测结果后，便可根据风电场选址的技术原则粗略地定点，然后分析地形特点，充分利用有利于加大风速的地形，再来确定风力机的安装位置。首先确定盛行风向，地形分类可以分为平坦地形和复杂地形。在平坦地形中，主要是地面粗糙度的影响；复杂地形除了地面粗糙度外，还要考虑地形特征。
（1）地面粗糙度对风速的影响 描写大气低层风廓线时常用指数公式
（1-38）
式中，Un为在高度zn的风速，U1为在高度z1的已知风速，a为指数。
根据武汉阳逻跨江铁塔风速梯度观测，大风时a为0.16，平均风速时a为0.19；广州电视塔观测的a为0.22；上海电视塔观测的a为0.33；南京跨江铁塔观测的a为0.21；北京八达岭气象铁塔观测的a为0.19；锡林浩特铁塔观测的a为0.23。
我国常用的a值分为三类：a分别为0.12、0.16和0.20。按公式（1-9）计算如表1-7。
表1-7 不同高度的相对风速（与10m处风速的比值）
（2）障碍物的影响 气流流过障碍物时，在其下游会形成尾流扰动区。在尾流区不但降低风速，而且还有强的湍流，对风力机运行非常不利。因此，在选风电场时必须避开障碍物的尾流区。
Ⅰ区为稳定气流，即气流不受障碍物干扰的气流，其风速垂直变化呈指数关系。Ⅱ区为正压区，障碍物迎风面上由于气流的撞击作用而使静压高于大气压力，其风向与来向风相反。Ⅲ区为空气动力阴影区，气流遇上障碍物，在其后部形成绕流现象，即在该阴影区内空气循环流动而与周围大气进行少量交换。Ⅳ区为尾流区，是以稳定气流速度的95％的等速曲线为边界区域，尾流区的长度约为17H（H为障碍物高度）。所以，选风电场时，尽量避开障碍物至少在10H以上。
（3）地形的影响 当气流通过丘陵或山地时，会受到地形阻碍的影响。在山的向风面下部，风速减弱，且有上升气流；在山的顶部和两侧，流线加密，风速加强；在山的背风面，流线发散，风速急剧减弱，且有下沉气流。由于重力和惯性力作用，山脊的背风面气流往往成波状流动。
①山地影响 山地对风速影响的水平距离，在向风面为山高的5～10倍，背风面为山高的15倍。山脊越高，坡度越缓，在背风面影响的距离就越远。背风面地形对风速影响的水平距离L大致是与山高h和山的平均坡度α半角余切的乘积成比例，即
（1-39）
②谷地风速的变化 封闭的谷地风速比平地小。长而平直的谷地，当风沿谷地吹时，其风速比平地加强，即产生狭管效应，风速增大；但当风垂直谷地吹时，风速亦较平地为小，类似封闭山谷。根据实际观测，封闭谷地（y1）和峡谷山口（y2）与平地风速（x）关系式为
y1=0.712x+1.10 （1-40）
y2=1.16x+0.42 （1-41）
③海拔高度对风速的影响 风速随着离地高度的抬升而增大。山顶风速随海拔高度的变化可用下式计算
（1-42）
（1-43）
式中，
为山顶与山麓风速比；H为海拔高度。