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| 标准编号 | NB/T 10387-2020 (NB/T10387-2020) | | 中文名称 | 海上风电场风能资源小尺度数值模拟技术规程 | | 英文名称 | (Technical specification for small-scale numerical simulation of wind energy resources in offshore wind farms) | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | P61 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 30,319 | | 发布日期 | 2020-10-23 | | 实施日期 | 2021-02-01 | | 旧标准 (被替代) | NY/T 738-2003 | | 标准依据 | 国家能源局公告2020年第5号 | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 10387-2020: 海上风电场风能资源小尺度数值模拟技术规程
NB/T 10387-2020 英文名称: (Technical specification for small-scale numerical simulation of wind energy resources in offshore wind farms)
中华人民共和国能源行业标准
海上风电场风能资源小尺度数值模拟
技术规程
国 家 能 源 局 发布
中华人民共和国能源行业标准
海上风电场风能资源小尺度数值模拟
技术规程
主编部门：水电水利规划设计总院
批准部门：国 家 能 源 局
中国水利水电出版社
1 总 则
1.0.1 为规范海上风电场风能资源小尺度数值模拟，促进海上风能资
源的高效开发利用，制定本规程。
1.0.2 本规程适用于海上风电场风能资源小尺度数值模拟。
1.0.3 海上风电场风能资源小尺度数值模拟，除应符合本规程外，尚
应符合国家现行有关标准的规定。
3 基本规定
3.0.1 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算时，对于受陆地、海
岛、其他风电场、建（构）筑物影响的风电场，应采用非线性流体力
学模型。
3.0.2 对于未受周边因素影响的风电场，海上风电场风能资源小尺度
数值模拟宜采用线性流体力学模型。
3.0.3 海上风电场风能资源小尺度数值模拟采用非线性流体力学模型
时，迭代计算应满足收敛要求。
4 基础资料
4.0.1 海上风电场风能资源小尺度数值模拟应收集现场测风数据，测
风数据应符合国家现行标准《风电场风能资源测量方法》GB/T 18709
和《海上风电场工程风能资源测量及海洋水文观测规范》NB/T 31029
的规定。
4.0.2 海上风电场风能资源小尺度数值模拟应收集地形图，当风电场
边界内及其外延10 km范围内有陆地或海岛时，地形图收集范围应将
其包含在内，比例尺宜为1:2 000～1:10 000。
4.0.3 海上风电场风能资源小尺度数值模拟应收集风电场边界内及其
外延 10 km范围内海面粗糙度资料。
4.0.4 海上风电场风能资源小尺度数值模拟宜收集现场观测的两个及
以上高度层的温度数据。
4.0.5 海上风电场风能资源小尺度数值模拟应主要收集风电机组轮毂
高度、叶轮直径、轮毂高度处空气密度下的动态功率曲线、推力系数
曲线资料。
4.0.6 海上风电场风能资源小尺度数值模拟宜主要收集周边风电场机
位坐标、轮毂高度、叶轮直径、轮毂高度处空气密度下的动态功率曲
线、推力系数曲线资料。
4.0.7 海上风电场风能资源小尺度数值模拟宜收集周边气象站多年月
平均风速数据及现场测风同期的逐小时风速风向数据。
4.0.8 海上风电场风能资源小尺度数值模拟宜收集与现场测风同期的
不少于一个完整年的中尺度数据，数据宜包括风速、风向、气温、气
压数据，时间间隔不宜大于 1 h，水平网格间距宜为 1 km～3 km。
5 模型与参数
5.1 一般规定
5.1.1 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算时应设置大气稳定
度，大气稳定度宜根据收集到的现场数据进行分类。
5.1.2 现场测风数据处理应符合现行国家标准《风电场风能资源评估
方法》GB/T 18710的规定。
5.1.3 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算应考虑周边风电场的
影响。
5.1.4 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算区域宜为风电场边界
向外扩展不小于 5 km的范围。
5.1.5 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算扇区不宜小于 16 个。
5.2 线性流体力学模型
海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算区域内有限元网格水
平间距不宜大于 100 m。
5.3 非线性流体力学模型
5.3.1 当目标风电场附近存在陆地、海岛、其他风电场、建（构）筑
物时，海上风电场风能资源小尺度数值模拟应在对应方向上将计算区
域再外扩 5 km。
5.3.2 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算区域内有限元网格水
平间距不宜大于 50 m，其他区域网格水平间距不宜大于 200 m；海平
面到叶轮叶尖顶端的垂直范围内，网格垂直间距不宜大于 15 m，网
格层数不宜少于 20层。
5.3.3 海上风电场风能资源小尺度数值模拟的扇区数量应根据对应计
算区域的实际风向频率分布情况进行调整，宜对主导风向方向进行扇
区加密计算。
5.3.4 海上风电场风能资源小尺度数值模拟在现场测风位置、风电机
组拟布置点、地形与粗糙度突变位置等处宜进行网格加密计算。
5.3.5 海上风电场风能资源小尺度数值模拟计算参数宜根据大气稳定
度分类进行设置。
5.3.6 海上风电场风能资源小尺度数值模拟应采用适用于大气边界层
的湍流模型。
5.3.7 海上风电场风能资源小尺度数值模拟的湍流结果宜采用现场测
风数据进行校正。
5.4 尾流模型
5.4.1 海上风电场尾流计算应采用计入尾流叠加效应的尾流模型。
5.4.2 海上风电场尾流衰减宜考虑现场粗糙度、大气稳定度、湍流强
度等因素。
6 数值模拟
6.0.1 海上风电场风能资源小尺度数值模拟宜采用计算区域内的现场
测风数据。
6.0.2 对陆地、海岛、其他风电场、建（构）筑物距离在 20 km以内
的海上风电场，风能资源小尺度数值模拟宜采用中尺度数据和小尺度
数值模拟耦合计算。
6.0.3 海上风电场风能资源小尺度数值模拟采用的中尺度数据应符合
下列规定：
1 拟选风电机组叶轮扫风范围内，中尺度数据的垂直网格层数不
宜少于 5层。
2 中尺度数据的覆盖范围不应小于小尺度数值模拟计算区域。
3 中尺度风速风向数据精度宜满足年平均风速相对误差不大于
8%，模拟的主导风向和次主导风向与实测一致，且风向频率绝对偏
差不大于 5%。
6.0.4 海上风电场风能资源耦合计算宜将中尺度数据作为中尺度网格
范围内平均结果进行小尺度数值模拟。
6.0.5 海上风电场风能资源耦合计算可采用小尺度数值模拟边界内的
中尺度数据作为虚拟测风塔进行小尺度数值模拟。
6.0.6 当小尺度数值模拟计算区域内有现场测风数据时，海上风电场
风能资源耦合计算宜先将现场测风数据统一订正为代表年风速数据，
再采用最优插值法修正中尺度数据。
7 模拟成果与验证
7.0.1 海上风电场风能资源小尺度数值模拟输出成果应主要包括场址
区域的风速、风向频率、威布尔参数、风功率密度、风切变指数、湍
流强度、入流角以及风资源图谱。
7.0.2 海上风电场风能资源小尺度数值模拟输出的现场测风位置处风
切变指数应与现场测风数据计算的风切变指数进行对比验证。
7.0.3 当计算区域内有多个测风塔时，海上风电场风能资源小尺度数
值模拟应对风速、风向频率、风功率密度、风切变指数以及湍流强度
等进行交叉验证。
5.1.1 大气稳定度是非线性流体力学模型中的一个重要参数，为准确
对现场大气稳定度进行分类，需要收集计算大气稳定度所需的实测数
据，包括辐射强度、湿度以及不同高度的温度，另外还需要收集最近
气象站对云量和太阳位置的观测数据。可以利用基于理查森数的计算
和帕斯奎尔-特纳法对大气稳定度进行分类。
5.1.2 对固定测风塔、激光雷达测风仪、声雷达测风仪、超声波测风
仪的安装情况、周边环境情况、测量仪器情况需要进行简要评价，原
始数据检验需符合现行国家标准《风电场风能资源评估方法》GB/T
18710 的规定。多塔检验要保证测风数据时段同期，且不同测风塔的
有效数据完整率相差不超过 2%；相同高度有两套风速计的测风数据
需要进行塔影分析及修正，修正方法按照取大值处理；考虑到海上测
风数据获取的来源有限，以及测风数据受到气候影响因素较大，各测
风数据相互检验时允许存在一定的误差，需要进行趋势性检验。
5.1.3 大规模的风电场影响了小区域的风况特征，在计算模型中要合
理考虑周边风电场的影响。
5.3 非线性流体力学模型
5.3.1 计算区域需要包括风电场边界附近地形与粗糙度变化明显的区
域，计算区域边界与风电场边界的距离需要大于 5 km；当目标风电
场附近（距离目标风电场 15 km范围内）存在其他风电场、海岛，要
考虑这些外界因素可能对目标风电场造成的影响，在对应方向上将计
算区域外扩。尽量将其他风电场、海岛包含在计算范围内，或部分包
含在计算范围内。
5.3.5 一般海上区域的大气稳定度情况与陆上有较大区别，理论上的
中性大气条件已经不适用于海上区域的计算，故需要根据实测大气稳
定度调整相关的计算参数设置。
5.3.7 在流场计算时，由于初始边界条件都与真实初始边界条件存在
差异，需要用现场测风数据对最终计算的湍流信息进行修正，因此需
要使用清洗干净且有湍流代表性的测风塔数据对最终的湍流结果进
行合理的湍流校正。
校正方法：对于多个测风塔的风电场，可以通过测风塔湍流的交
叉检验来验证湍流结果是否合适。例如，某风电场存在 A、B两个测
风塔，通过 A 塔来预报 B 塔的湍流等级与 B 塔实测湍流等级是否一
致；反之亦然。
5.4 尾流模型
5.4.1 对于风电机组间距在 3 倍叶轮直径或以内的风电场，解析尾流
模型或其他适用范围在 3 倍叶轮直径以上的尾流模型不适用。尾流叠
加效应是指风电场中风电机组在某个风向上会受到其他上风向上多
台风电机组的尾流综合影响，常用的工程经验计算方法有最大尾流
法、均方根法、线性叠加法等。
6 数值模拟
6.0.2 进行海上风电场小尺度数值模拟计算时，如果小尺度数值模拟
计算区域离岸较近，复杂海岸线海陆交界和附近陆地或岛屿的地形会
对小尺度数值模拟计算区域内的风场产生影响，但小尺度数值模拟计
算区域有限，无法在小尺度数值模拟计算时考虑到这些复杂的情况，
因而需要引入中尺度数据提升小尺度数值模拟计算结果的精度。一般
在实际操作时，认为离岸 20 km以外风场不会受到海陆交界的影响。
6.0.4 采用小尺度模型模拟区域内所有中尺度气象数据时，将每一个
中尺度网格上的气象数据作为该中尺度网格范围内的平均结果，接入
小尺度模型，进行降尺度计算，细化小尺度模型对应的网格。
6.0.6 最优插值法是一种基于最小方差估计理论的资料同化方法，可
以用来将测风塔风速资料的有效......
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