测风数据处理和风能资源评估 工作大纲

工作大纲

浙江省气候中心 2008年12月5日

测风数据处理和风能资源评估

项目名称：浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风及评估方案

设计任务

项目来源: 中国可再生能源规模化发展项目办公室(CRESP-PMO) 承担单位：浙江省气候中心

项目负责人： 陈胜军（高级工程师） 主要参加人员：徐集云（高级工程师）

李正泉（博士/高级工程师） 毛裕定（高级工程师）

樊高峰（高级工程师）

冯 涛（硕士/工程师） 吴尧祥（工程师）

柳 苗（硕士/助理工程师） 李仁忠（硕士/助理工程师） 何 月（硕士/助理工程师）

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目 录

一、背景 ...................................................... 1 （一）项目背景 ............................................... 1 （二）“浙江沿海地区（陆上）风资源评价”项目概况 .............. 2 （三）浙江省风能资源评价和开发利用概况 ....................... 6 二、目标 ...................................................... 8 三、任务 ...................................................... 9 （一）任务一：测风塔测风资料的收集、检验、插补订正 ........... 9 1、观测系统的第一次验收 ................................... 9 2、测风数据的收集 ......................................... 9 3、观测系统巡检维护 ....................................... 9 4、观测系统的第二次验收 ................................... 9 5、测风数据的检验 ........................................ 10 6、测风数据的插补订正 .................................... 10 （二）任务二：气候特征分析和代表年测风数据订正 .............. 10 1、长期气象站基本信息及观测数据收集 ...................... 10 2、选取参考气象站 ........................................ 11 3、参考气象站气候特征值的分析 ............................ 11 4、代表年测风数据订正 .................................... 12 （三）任务三：风能参数计算分析 .............................. 12 1、测风塔资料风能参数的计算分析 .......................... 12 2、高分辨数值模式风能参数的模拟计算分析 .................. 13

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（四）任务四：气象风险评估 .................................. 14 1、极大风速 .............................................. 14 2、极端温度 .............................................. 14 3、台风 .................................................. 14 4、雷暴 .................................................. 14 5、覆冰 .................................................. 15 （五）任务五：风能资源综合评价 .............................. 15 （六）任务六：编制报告 ..................................... 15 四、提交成果 ................................................. 16 五、时间进度 ................................................. 17 六、预算 ..................................................... 18 七、付款时间表 ............................................... 19 八、资质要求 ................................................. 20 项目成果报告咨询会专家意见 ................................... 21

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一、背景

（一）项目背景

中国可再生能源规模化发展项目(CRESP)是中国与世界银行(WB)及全球环境基金(GEF)合作开展的可再生能源开发和投资项目。该项目的宗旨是在调查我国可再生能源资源和借鉴发达国家可再生能源发展经验的基础上，研究制定我国可再生能源发展，支持可再生能源技术进步，建立可再生能源产业体系，逐步实现可再生能源规模化发展，为电力市场提供高效的、商业化的可再生能源电力。

在 CRESP 项目一期的实施阶段，主要进行机制发展和能力建设活动，目的是为我国可再生能源的规模化发展创造一个良好环境，同时为省及自治区可再生能源的示范项目提供支持。CRESP 项目一期机制发展和能力建设活动的支持重点是：

（1）为了在全国范围内引入可再生能源的强制性市场和其他支持，开发和建立必要的手段；

（2）在4个示范省试验拟议的可再生能源强制性市场框架； （3）在示范省中为商业机构特别是私营部门创造良好的可再生能源投资环境；

（4）在全国范围内帮助提高可再生能源的设备质量和技术性能，加强可再生能源服务提供者的能力，帮助中国扩大可再生能源产业。

同项目二期和项目三期相比， CRESP 项目一期的赠款更侧重对机制发展和能力建设活动的投资，而不是对可再生能源设备的投资。

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项目一期的机制发展和能力建设活动将对项目二期可再生能源项目成本的下降具有重要作用。

CRESP 项目一期的活动由 2 部分内容组成： （1）投资项目；

（2）机制发展和能力建设（ IDCB ）项目。

CRESP 项目一期的“机制发展和能力建设项目”又划分4大活动： （1）国家级机制发展和能力建设活动； （2）省级机制发展和能力建设活动； （3）示范项目投资商的能力建设活动； （4）机制发展和能力建设项目管理。

其中“省级机制发展和能力建设活动”又被划分4个子活动： （1）省可再生能源贯彻实施 （2）资源评价（四个示范省内）

（3）示范项目竞争性赠款（CGF：四个示范省之间） （4）省级能力建设和研究

GEF 为“机制发展和能力建设项目”各个活动提供的赠款由 CRESP 项目管理办公室（ PMO ）管理。

(二)“浙江沿海地区（陆上）风资源评价”项目概况

“省级可再生能源资源评估”是省级机制发展和能力建设活动的一个重要子项目，江苏省、浙江省、福建省和内蒙古为一期建设的四个示范省。

“浙江沿海地区（陆上）风资源评价”是CRESP项目的一个示范性子项目。该子项目将在浙江沿海地区(陆上)的风能资源较丰富区进

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行测风和评估，结合“浙江省风能资源详查和评价”项目的开展,得到观测评估区域的风能资源状况和数据，找到潜在的风电场场址。确定的开发商可以在这些数据的基础上直接开展可行性研究。该子项目分为三个阶段实施，第一阶段为设计《浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风及评估方案》，第二阶段将按第一阶段的设计方案进行测风塔观测系统的建设，第三阶段将在前两个阶段的工作基础上，收集、整理和分析测风数据，对调查区域的风资源进行评估，并给出相关的结论和建议。

经过中国可再生能源项目规模化发展办公室（CRESP-PMO）的招标，浙江省气候中心于2008年3月承担了“浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风及评估方案设计任务”咨询服务，即“浙江沿海地区（陆上）风资源评价”第一阶段任务。任务包括如下几方面：

（1）分析浙江沿海风能资源的分布状况，结合地理数据、电网布局、交通网络、已规划的风场位置和现有测风观测塔情况，初选初估可装机容量在1万千瓦以上的潜在风电场位置；

（2）实地考察未开展专业测风的潜在风电场区，综合分析其风能资源相对可开发量、交通、电网和台风影响等因素，对这些潜在风电场区的可利用情况进行比选和排序；

（3）对潜在风电场推荐场址区开展进一步实地考察，在此基础上确定每个推荐场址区的测风塔数量、位置、观测要素，并制定风能资源观测执行计划；

（4）根据潜在风电场推荐场址风能资源观测执行计划，制定测风仪器购买和安装的竞标文件；

（5）在收集已有的风能资源评估方法和要求的基础上，确定适

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用的评估方法，制定“浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风数据处理和风能资源评估咨询任务”工作大纲，作为“浙江沿海地区（陆上）风资源评价”项目第二和第三阶段工作的基础；

（6）依照仪器购买与安装的竞标文件，为CREP-PMO提供仪器购买和安装的技术支持，辅助CREP-PMO选标。

通过“浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风及评估方案设计任务”的前期工作，已经确定了在浙江沿海地区（陆上）开展风能资源观测评价的5个选择区域，分别为舟山市舟山本岛螺门、舟山市普陀区六横岛南、宁波市北仑区东、台州市椒江濒海滩涂和台州市龙门岛与北港山。

在这5个风能资源观测评价区域内设立7座70m测风塔（其中，舟山本岛螺门2座、北仑区东1座、六横岛南1座、椒江濒海滩涂1座、龙门岛与北港山2座），开展为期一年的测风观测。每座测风塔设有5层风速观测、3层风向观测、2层温湿观测和1层气压观测。风速传感器安置在10m、25m、40m、50m和70m高度处, 风向传感器安置在10m、50m和70m高度处, 温湿传感器安置在10m和70m高度处, 气压传感器安置在8.5m高度处。

在完成一年风观测的基础上，将依据本《测风数据处理和风能资源评估工作大纲》，针对每个风能资源观测评价区域开展风能资源评估和气象灾害分析。《测风数据处理和风能资源评估工作大纲》的编制依据为：

（1）《CRESP项目一期机制发展和能力建设项目实施计划》（中

国可再生能源规模化发展项目，2005年8月）； （2）《世界银行借款人选择和聘请咨询顾问指南》（世界银行，

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2004年5月）；

（3）《国际复兴开发银行贷款和国际开发协会信贷采购指南》（世

界银行，2004年5月）；

（4）《浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风及评估方案设计

任务》工作大纲；

（5）《浙江沿海地区（陆上）风资源评价—测风及评估方案设计

任务》咨询服务合同书；

（6）《潜在风电场推荐场址比选与排序报告（送审稿）》（浙江省

气候中心，2008年5月）；

（7）《采购测风塔及观测设备招标及合同文件（送审稿）》（浙江

省气候中心，2008年11月）；

（8）《潜在风电场推荐场址风能资源观测执行计划（送审稿）》

（浙江省气候中心，2008年8月）；

（9）《风能资源详查和评价工作大纲》（风能资源详查和评价工

作协调管理办公室，2007年10月）；

（10）《风电场风能资源测量方法》（GB/T 18709-2002）； （11）《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710-2002）； （12）《风能资源评价技术规定》（国家发展和改革委员会、中国

气象局联合下发）；

（13）《风电场风能资源测量和评估技术规定》FGNY[2003]1403)； （14）《风电场气象观测及资料审核、订正技术规范》（QX/T

74-2007）；

（15）《地面气象观测规范》（气象出版社，2003年）。

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(三) 浙江省风能资源评价和开发利用概况

浙江省人口稠密、经济发达，传统型能源资源极为贫乏，缺煤无油，水力资源可开发量少且开发程度已较高，能源主要来于省外输入。扶持可再生能源开发利用，加快风电规模化发展，对于缓解浙江省能源紧缺矛盾，增加清洁能源供应，优化资源配置，改善生态环境、实现可持续发展均具有重要意义。

据浙江省第三次风能资源普查（利用1970-2000年气象资料对全省风能资源初步评估），浙江风能资源多集中于近海海域及海岸带，陆地总储量为2100万KW，技术开发量约130万KW；近海（20m等深线以内海域）区域理论储量初步估算约6200万KW，技术开发量约为4100万KW。风能资源空间分布呈现为近海风能区、沿海风能带和内陆风能点特征。近海风能区主要包括浙江近海和离较远的海岛区域，该区域年平均风速一般在6 m/s以上，风功率密度一般在200W/m2。沿海风能带主要包括杭州湾西部、杭州湾沿岸、海岸带，该区域

2

年平均风速在3-5 m/s之间，风功率密度一般在50-150 W/m之间，

各地方风速差异大。内陆风能点主要是指内陆一些地形条件有利的地方，浙江内陆的年平均风速一般在3m/s以下，但在一些局部地区，受山脉、峡谷等特殊地形地势的作用，形成风能资源局部丰富区。

自2004年以来，浙江省风电建设工作取得了较大进展，除已建成的括苍山风电场和鹤顶山风电场以外，已完工或正开工建设的有衢山岛风电场、慈溪风电场、温岭东海塘风电场和天台山风电场，总装机14万KW；完成核准的风电场有大陈岛风电场和苍南霞关风电场，总装机3.9万KW；开展前期工作的项目6个，总装机约14.万KW，同时还有一批项目正在开展测风选址工作。

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根据国家风力发电的总体设想和部署，浙江省规划2010年确保累计建成风电装机容量25万KW，2020年累计建成陆地风电场80万KW，近海风电场250万KW，实现全省风电总装机容量达到330万KW。要实现国家部署和省级规划的目标，必须开展全面精细的风能资源评估。2007年8月，在全国第三次风能资源普查的基础上，国家发展改革委员会、国家财政厅和中国气象局联合启动了全国风能资源详查和评价工作，将建立集风能资源专业观测网、数值模拟和综合评价为一体的国家风能资源评价体系，提出全国总装机容量约为5000万KW风电场项目储备。浙江省作为风能资源丰富省份之一，也正在按照中国气象局的部署开展浙江省风能资源详查和评价工作。2007年，CRESP项目也启动了“浙江沿海地区（陆上）风资源评价”示范子项目，通过该项目将在浙江舟山市舟山本岛螺门、舟山市六横岛南、宁波市北仑区东、台州市椒江濒海滩涂和台州市龙门岛与北港山等5个潜在风电场推荐场址区开展风能资源观测和评价，得到这些区域最新的风能资源状况和数据，为开展风电场建设提供前期基础。

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二、目标

为推进浙江省风能资源的开发利用，加快浙江沿海地区风电建设，将在浙江舟山市舟山本岛螺门、舟山市六横岛南、宁波市北仑区东、台州市椒江濒海滩涂和台州市龙门岛与北港山等5个潜在风电场推荐场址区开展为期一年的测风工作，并在测风观测的基础上，进一步开展测风塔资料分析、风能资源高分辨率数值模拟、主要气象灾害风险评估等工作，对潜在风电场推荐场址区进行风能资源综合评价，为开展下一步风电场建设提供前期基础。

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三、任务

（一）任务一：测风塔测风资料的收集、检验、插补订正

1、观测系统的第一次验收

对于所有的测风塔及观测设备安装结束后，测风塔及观测设备承包商（以下简称承包商）将进行一次全面的系统测试，保证所有的设备正常运行，所有数据能被正确记录和传输下载。并提交系统测试报告，主要包括：测风塔信息记录表、设备安装及配置图表、设备标定结果、系统测试及试运行结果等。本项目承担人需对这些报告进行验收，当验收合格后将开始测量。 2、测风数据的收集

在为期一年的测风观测期内，负责所有测风塔观测数据的接收，如果发数据生传输故障或观测数据出现错误，立即通知承包商对观测系统设备进行维修或更替。 3、观测系统巡检维护

在观测期内，配合承包商定期开展观测系统巡检维护工作。 在观测期内，当遇到雷电、大风、台风、暴雨、冰雹、大雪和冰冻等强烈灾害性天气时，应加强对仪器运行状况的实时监控，一旦发现问题，立即通知承包商对观测系统和设备进行维修。 4、 观测系统的第二次验收

在完整一年的观测结束后，承包商将提交第二次验收报告，包括：每座测风塔1年完整连续观测数据、每座测风塔观测数据的完整率、

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造成缺测数据的原因分析、每座测风塔观测仪器的维护报告等。本项目承担人需对上述报告进行验收，验收合格将结束风观测。 5、测风数据的检验

完整性检验：对原始观测数据进行完整性检验，计算缺测率，分析缺测原因。

合理性检验：对原始数据进行合理性检验，包括范围检验、相关性检验和趋势检验。 6、测风数据的插补订正

对不合理数据进行二次判别，将符合实际情况的有效数据回归原始数据组。

将备用或可供参考的传感器同期记录数据，经过分析处理，替换已确认为无效的数据或填补缺测数据。

计算插补订正后的测风数据的有效数据完整率，有效数据完整率应达到90%以上。

（二）任务二：气候特征分析和代表年测风数据订正

1、长期气象站基本信息及观测数据收集

收集测风塔周围长期气象站的基本信息和测风数据，主要包括以下信息和数据：

（1）建站以来的地址、周围环境变动的时间和情况； （2）测风仪器的型号、安装高度、安装位置、周围环境变动的

时间和情况；

（3）有代表性的连续观测20年以上的逐年平均风速和各月平

均风速；

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（4）与测风塔观测同期的逐小时风速和风向数据。 2、选取参考气象站

比较测风塔周围的长期气象站，选取最满足以下4个条件的邻近长期测站作为参考气象站：

（1）具有20年以上规范的测风记录；

（2）测风环境基本保持长年不变或具备完整的站址搬迁对比观

测记录；

（3）在有效风速区间内（一般为平均风速3～25m/s），与测风

塔相关性较好；

（4）与测风塔观测区的气候特性相似。 3、参考气象站气候特征值的分析

收集参气象站的气候概况和主要气候特征值，并进行分析，主要包括以上内容：

（1）气候概况和各季气候特点；

（2）风：历年（连续20以上）的年平均风速变化、累年各月及

年平均风速、累年各月及年风向频率、极端最大风速值及其出现时间和对应风向、极端瞬时风速值及其出现时间和对应风向、与测风塔观测同期的逐小时风速和风向数据； （3）气温：历年（连续20以上）的年平均气温变化、累年各月

及年平均气温、极端最高气温及其出现时间、极端最低气温及其出现时间；

（4）气压：累年各月及年平均气压、极端最高气压及其出现时

间、极端最低气压及其出现时间；

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（5）相对湿度：累年各月及年平均相对湿度、极端最高相对湿

度、极端最低相对湿度及其出现的时间；

（6）空气密度：累年各月及年平均空气密度、空气密度的逐年

变化、季节变化、月变化和日变化特征；

（7）降雨量：历年（连续20-30年）的年降水量变化、累年各

月及年平均降水量、极端最大日降雨量及其出现时间、极端最大小时降雨量及其出现时间；

（8）蒸发量：累年各月及年平均蒸发量、极端最大日蒸发量及

其出现时间；

（9）日照：累年各月及年平均日照时数、累年各月及年平均日

照百分率、极端最大日照时数及其出现时间、极端最大日照百分率及其出现时间。

4、代表年测风数据订正

根据参考气象站的长期观测数据，将经过插补订正的测风塔测风数据订正为一套反映风场长期平均水平的代表性数据，获得代表年的逐小时风速风向数据。

（三）任务三：风能参数计算分析

1、测风塔资料风能参数的计算分析

利用测风塔代表年测风数据，结合经过插补订正的测风数据，计算分析风能资源评估的有关参数，并绘制成相关图表。主要包括： （1）各月平均空气密度、年平均空气密度； （2）不同高度的各月平均、年平均风速； （3）不同高度的各月及全年同一时刻的平均风速；

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（4）不同高度的各月平均、年平均风功率密度；

（5）不同高度的各月同一时刻的平均风功率密度、全年同一时刻

的平均风功率密度；

（6）不同高度的年风速、风能频率分布

（7）不同高度的各月各风向频率、年各风向频率； （8）不同高度的各月各风向平均风速、年各风向平均风速； （9）不同高度的各月各风向风能密度方向分布、年各风向风能密

度方向分布；

（10）不同高度的各月有效小时数、年有效小时数；

（11）不同高度实测的年最大风速、最大风速风向、最大风速出

现时间；

（12）不同高度实测的风切变指数； （13）不同高度实测的湍流强度； （14）不同高度的Weibull分布曲线参数。 2、高分辨数值模式风能参数的模拟计算分析

利用合适的数值模式和专业的风电场风资源评估软件，开展风能资源高分辨率数值模拟计算（模拟时段与测风塔观测同期），输出风能资源评价的风能参数图系，主要包括：

（1）结合“浙江省风能资源详查和评价工作”，开展浙江沿海地

区（陆上）水平分辨率1km*1km、垂直高度150m以下10m 间隔的风能资源数值模拟计算，输出风能参数图系； （2）开展潜在风电场推荐场址区水平分辨率200m×200m、离地

面100m高度以下10m间隔的微尺度风能资源数值模拟计算输出风能参数图系；

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（3）利用实际测风数据，对数值模拟输出的风能参数图系进行

误差分析。

数值模式和专业评估软件输出的风能参数图系包括年平均风速、年平均风功率密度、全年风向频率、各月平均风速、各月平均风功率密度和各月风向频率、有效小时数和Weibull参数值。

（四）任务四：气象风险评估

1、极大风速

利用参考气象站最大风速资料，同时考虑空气密度影响，推算测风塔处 50年一遇最大风速，给出潜在风电场推荐场址区50年一遇最大风速值和风电机组的抗风设计建议。 2、极端温度

利用参考气象站极端温度资料，开展极端温度出现的年平均小时数和最多小时数的分析研究，提出潜在风电场推荐场址区温度环境对风电机组的要求。 3、台风

收集潜在风电场推荐场址区及其周围台风的相关信息并进行分析。包括：台风的年际分布、年内发生的最早时间和最晚时间、影响较大的台风的主要情况（包括台风编号或名称、影响日期、过程降水量、日最大降水量、观测的10分钟平均最大风速等）。提出应对台风影响的合理化建议。 4、雷暴

收集潜在风电场推荐场址区及其周围雷暴的相关信息并进行分

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析。包括：累年各月平均雷暴日数、累年年平均雷暴日数、雷暴的季节分布、各月最多雷暴日数、雷暴最早初日、雷暴最晚终日。提出潜在风电场雷电风险等级。 5、覆冰

收集潜在风电场推荐场址区及其周围的覆冰相关信息，分析平均覆冰和最大覆冰厚度、发生概率、年际变化特点以及电线结冰情况等，提出潜在风电场是否需选用加热除冰型风电机组。

（五）任务五：风能资源综合评价

在测风塔观测资料分析、风能资源数值模拟计算分析、气象风险评估分析等方面成果基础上，对潜在风电场推荐场址区的风能资源进行综合分析和评价；同时结合收集到的影响风能资源开发的其他条件，对潜在风电场推荐场址区的风能资源开发潜力做出判断（包括：风能资源等级、气象风险等级，初步估计可装机面积等），给出资源等级、开发优先级。

（六）任务六：编制报告

每个潜在风电场推荐场址区在任务一至任务五的工作基础上，编制风能资源评估分析报告，即：《舟山本岛螺门风能资源评估分析报告》、《舟山六横岛南风能资源评估分析报告》、《宁波北仑区东风能资源评估分析报告》、《台州椒江濒海滩涂风能资源评估分析报告》和《台州龙门岛北港山风能资源评估分析报告》。

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四、提交成果

项目承担人需提交以下成果：

¾ 《舟山本岛螺门风能资源评估分析报告》，含测风塔的原始测风数据文件和经过插补订正的测风数据文件。

¾ 《舟山六横岛南风能资源评估分析报告》，含测风塔的原始测风数据文件和经过插补订正的测风数据文件。

¾ 《宁波北仑区东风能资源评估分析报告》，含测风塔的原始测风数据文件和经过插补订正的测风数据文件。

¾ 《台州椒江濒海滩涂风能资源评估分析报告》，含测风塔的原始测风数据文件和经过插补订正的测风数据文件。 ¾ 《台州龙门岛北港山风能资源评估分析报告》，含测风塔的原始测风数据文件和经过插补订正的测风数据文件。

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五、时间进度

预期时间进度：

1、签订正式合同后的测风观测期间，进行观测系统第一次验收、测风数据收集、配合巡检维护、观测系统第二次验收的工作，即任务一中1-4的有关任务。

2、连续测风结束后（收集到符合要求的数据），在3个月内完成测风数据的检验和插补订正，即任务一中5-6的有关任务。

3、连续测风结束后（同上），在5个月内完成气候特征分析和代表年测风数据订正，即任务二的有关任务。

4、连续测风结束后（同上），在7个月内完成风能参数计算分析，即任务三的有关任务。

5、连续测风结束后（同上），在9个月内完成气象风险评估分析，即任务四的有关任务。

6、连续测风结束后（同上），在10个月内完成风能资源综合评价工作，即任务五的有关任务。

7、连续测风结束后（同上），在12个月内完成潜在风电场推荐场址区风能资源评估分析报告，即任务六的有关任务。

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六、预算

项目经费大体概算为96万人民币如下表，项目承担人也可根据具体情况增减经费预算。

内容

配合承包商开展巡检与维护 数据远程无线传输 数据质量控制 参考站资料分析 观测塔资料分析 数值模拟计算 气象风险评估 综合评价 成果汇总、出版

预算 4万 2万 2万 8万 35万 25万 10万 5万 5万

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七、付款时间表

按以下时间支付款项：

第一次支付：合同签订后10个工作日后支付10%合同款； 第二次支付：完成任务一中1-4的有关任务后，支付10%合同款； 第三次支付：按提交成果要求，完成风能资源评估分析报告，并获得CRESP—PMO的认可后，支付80%合同款。

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八、资质要求

有意向承担此项活动的咨询机构须具备如下资质： （1）在中国注册的机构，具有法人资格； （2）具备气象学方面的专业知识； （3）了解浙江省基本气候背景；

（4）了解浙江省风能资源的宏观特征，并且具有承担过浙江省类似

工作的经验；

（5）了解浙江省主要气象灾害，具有气象风险分析的工作经验； （6）项目负责人应具有高级及以上专业技术职称，具有5年以上从

事气象或风能方面的工作经历与经验；具有系统综合研究或制定总体方案的经历或经验，有撰写报告的文字能力； （7）良好的中英文报告编写能力；

（8）熟悉世行专家选择及采购程序者优先。

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