風資源評估知識

1、風資源評估相關知識 廣東明陽風電產(chǎn)業(yè)集團有限公司 一、風資源評估基礎知識 二、風電機組選型 三、宏觀與微觀選址 一、風資源評估基礎知識 1.風是怎么形成的？ 太陽輻射造成地球表明受熱不均，引起 大氣層壓力分布不均，壓力的分布不均，導 致大氣的相對運動，從而產(chǎn)生的風。 大氣的運動主要有大氣環(huán)流和局地環(huán)流 兩種。 一、風資源評估基礎知識 2.風資源評估的一些基本概念（術語） 平均風速 風廓線 年平均風速分布 湍流 極端風速 風向、風能玫瑰圖 風功率密度 風能密度 一、風資源評估基礎知識 平均風速 大氣隨時間和空間是隨機變化的，對于風電行業(yè) 來說我們關注的是大氣沿水平方向的運動。 風速（水平風速）：

2、單位時間內空氣在水平方向 上移動的距離。 平均風速-一定時間段內風速變化的平均值，其 計算公式為 ： 年平均風速Vave-以年為時間單位的風速變化 的平均值。 dttV t t 2 1 )( tt 1 V 12 一、風資源評估基礎知識 一、風資源評估基礎知識 風廓線 因為氣體的粘性及地表粗糙度的不同，風速沿高度方 向是變化的，其變化符合一定的規(guī)律。 目前常用表征風廓線分布規(guī)律的有對數(shù)律分布和指數(shù) 律分布兩種，IEC 61400采用的是指數(shù)律分布。 指數(shù)律分布：指數(shù)律分布：對數(shù)律分布：對數(shù)律分布： V(Z) Z高度處風速 Z 距地面高度 Zr 參考高度 風切變指數(shù) V(Z) Z高度處風速 Z 距

3、地面高度 Zr 參考高度 Zo 地表面粗糙長度 )( )( )( rr Z Z ZV ZV )/ln( )/ln( )( )( 0 0 ZZ ZZ ZV ZV rr 一、風資源評估基礎知識 年平均風速分布 年平均風速分布：一年內不同風速累積小時數(shù)。 （一種統(tǒng)計分析方法） 表征年平均風速分布的有威布爾分布曲線、瑞 利分布曲線和概率密度曲線等方式。 威布爾分布： 式中： k形狀參數(shù)（shape parameter） C尺度參數(shù)(scale parameter) )/(exp1)(P W k CVV 一、風資源評估基礎知識 瑞利分布： （瑞利分布是威布爾分布的取k=2的一個特例） 概率密度曲線： )

4、2/(exp1)(P 2 Rave VVV )/(exp)()(p 1 W kk CV C V C k V 一、風資源評估基礎知識 一、風資源評估基礎知識 湍流 短時間（風資源評估中一般取10分鐘）內的風速波動。 湍流強度： 式中： 風速相對于10min平均風速的標準方差 V10min平均風速 湍流產(chǎn)生原因主要有兩個： 1.當空氣流動時，由于地形地貌差異（例如山峰、森林） 造成的與地表的“摩擦”； 2.由于空氣密度差異和氣溫變化的熱效應導致空氣氣團 垂直運動。 VI/ 一、風資源評估基礎知識 極端風速 較長時間內給定取樣時間下風速的最大值。 風電行業(yè)表征極端風速的方式有最大風速和極大風速兩種。

5、 最大風速-給定時段內的10分鐘平均風速的最大值。 極大風速-給定時段內的瞬時（一般取3s均值）風速的 最大值。 風電行業(yè)通常所說的50年一遇極端風速是基于歷史統(tǒng)計數(shù) 據(jù)得出的一個統(tǒng)計數(shù)值，這其中引入了概率的概念。 例如： 設計等級為IEC III類的機組，就是在50年內，50年（N） 一遇極端風速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。 一、風資源評估基礎知識 風向、風能玫瑰圖 風向玫瑰圖-在極坐標圖上繪出給定地在一年中各種 風向出現(xiàn)的頻率。因圖形與玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰 圖。 風能玫瑰圖-在極坐標圖上繪出給定地在一年中各方 向風能值的統(tǒng)計圖。 風向玫瑰圖和風能玫瑰圖

6、在我們后期微觀選址中是非 常有用的。 0? 22.5? 45? 67.5? 90? 112.5? 135? 157.5? 180? 202.5? 225? 247.5? 270? 292.5? 315? 337.5? 0% calm 8% 16% 24% 0? 22.5? 45? 67.5? 90? 112.5? 135? 157.5? 180? 202.5? 225? 247.5? 270? 292.5? 315? 337.5? 8% 16% 24% 一、風資源評估基礎知識 風功率密度 與風向垂直的單位面積中風所具有的功率。 式中： Dwp平均風功率密度； n 在設定時段內的記錄數(shù)； 空氣密

7、度； i第i次記錄的風速值。 n i iv n 1 3 WP )( 2 1 D 一、風資源評估基礎知識 風能密度 在設定時段與風向垂直的單位面積中風所具有的能量。 式中： DWE風能密度； m 在設定時間段內的記錄數(shù)； 空氣密度； j 第j次記錄的風速； tj第j次記錄風速發(fā)生時間 m j j j t v 1 3 WE )( 2 1 D 1.風機選型的依據(jù)-IEC標準 二、 其中： Vave-長年代（代表年）平均風速； Vref-參考風速，即50年一遇最大風速； Iref 、 I15 -平均風速在15m/s區(qū)間的湍流強度特征值 二、 在風電場選型之前，我們需要確定風電場的 等級，再選擇合適等級

8、的機組。 機型選擇的一般原則： 1.風電機組等級應高于或等于風電場等級； 2.盡量選用單機容量較大的機組； 3.盡量選用較大的葉輪直徑； 4.陸上風機應選擇較高的塔架，海上則相反。 三、宏觀與微觀選址 宏觀選址 風電場宏觀選址即風電場場址選擇。是在一個較大 的地區(qū)內，通過對若干場址的風能資源和其它建設條件 的分析和比較，確定風電場的建設地點、開發(fā)價值、開 發(fā)策略和開發(fā)步驟的過程，是企業(yè)能否通過開發(fā)風電場 獲取經(jīng)濟利益的關鍵所在。 影響宏觀選址的因素有：風能資源（最主要影響因 素）和其它相關氣候條件、地形和交通運輸、工程地質、 接入系統(tǒng)、海洋水文（海上風機）、社會政治和經(jīng)濟技 術因素。 三、宏觀

9、與微觀選址 宏觀選址基本原則 1）、風能資源豐富，風能質量好 2）、符合國家產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)發(fā)展規(guī)劃 3）、滿足聯(lián)網(wǎng)要求 4）、具備交通運輸和施工安裝條件 5）、保證工程安全 6）、滿足環(huán)境保護的要求 7）、滿足投資回報要求 三、宏觀與微觀選址 備選場址的確定 在一個較大范圍內，如全國或一個省，一個縣 或一個電網(wǎng)轄區(qū)內，確定幾個可能建設風電場的區(qū) 域。 尋找備選場址的途徑：已建風電場周圍；向專 業(yè)部門或專業(yè)人員咨詢；國家風能資源分布圖 對較小范圍（如一個省或是市縣），我們就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主風向平行的隘 口和峽谷）來進行場址的選取了。當然我們也可以 利用CFD工具來進行模擬。

10、三、宏觀與微觀選址 在前面我們主要考慮的是風能資源大小， 我們還必須考慮： 土地的可用性 地形地貌、地質 交通運輸 電網(wǎng)情況 初步確定測風塔的位置 以上這些工作就需要我們進行實地考察。 三、宏觀與微觀選址 考察風能的大小，主要通過： 咨詢當?shù)貧庀蟛块T，并搜集相關氣象資料。 聽取當?shù)鼐用竦拿枋?察看有無風成地貌 通過考察以后，綜合風能資源和其它建設條件，排除 那些不具備一項或多項建設條件的地點，如風能很小、接 入系統(tǒng)造價很高甚至無法解決等，即可確定若干個備選場 址，轉入下一步工作：風能資源測量。 風能資源測量，參考國家標準GB/T18709-2002風電 場風能資源測量方法 三、宏觀與微觀選址

11、測風需嚴謹、認真對待。 安裝、檢測報告，有人值守，檢修記錄， 一年以上測風 測風完成后，認真仔細評估，確定項目地 點、范圍和容量 開始著手微觀選址及相關設計與勘查 三、宏觀與微觀選址 微觀選址 風電機組具體位置的選擇和確定。 其主要目的是通過對若干方案的技術經(jīng)濟比較，確定風電場風電機 組的布置方案，使風電場獲得較好的發(fā)電量，達到最佳的收益。 風電場微觀選址的影響因素有很多，風能資源分布情況當然是最主 要的，同時要考慮運輸、耕地、林地、墳地、民居、雷達站、信號塔、 地質情況和損耗等多重因素。 微觀選址的基本原則： 1）根據(jù)風向和風能玫瑰圖，使風機間距滿足發(fā)電量較大，尾流影 響較小為原則。 三、宏觀與微觀選址 2）風電機的布置應根據(jù)地形條件，充分利用風電場的土地和地形， 恰當選擇機組之間的行距和列距，盡量減少尾流影響，并結合當?shù)氐?交通運輸和安裝條件選擇機位。 3）考慮風電場的送變電方案、運輸和安裝條件，力求輸電線路長 度較短，運輸和安裝方便。不宜過分分散，便于管理，節(jié)省土地，充 分利用風力資源。 借鑒國內外經(jīng)驗，掌握基本方法和原則，總結規(guī)律 三、宏觀與微觀選址 風電機組的布置和發(fā)電量的計算，一般都借助于WAsP、 WindFarmer、WindSim、WT和WindPRO