風(fēng)資源評估介紹講解課件

1、風(fēng)資源評估介紹第1頁，共35頁。一、風(fēng)的測量風(fēng)的測量包括風(fēng)向測量和風(fēng)速測量風(fēng)向測量：測量風(fēng)的來向風(fēng)速測量：測量單位時間內(nèi)空氣在水平方向上所移動的距離第2頁，共35頁。1、風(fēng)力等級（1）蒲福風(fēng)力等級表第3頁，共35頁。（2）風(fēng)級與風(fēng)速的關(guān)系1）已知風(fēng)級求風(fēng)速vN=0.1+0.824N1.505 N-風(fēng)級數(shù)vN-N級風(fēng)的平均風(fēng)速(米/秒)2）已知風(fēng)級最大風(fēng)速vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.563）已知風(fēng)級最小風(fēng)速vNmin=0.824N1.505-0.56第4頁，共35頁。（1）風(fēng)資源評估風(fēng)：空氣的流動現(xiàn)象。常指空氣相對地面的水平運(yùn)動，是一個矢量,用風(fēng)向和風(fēng)速表示。風(fēng)速：單

2、位時間內(nèi)空氣移動的距離。通常指單位時間內(nèi)空氣的水平位移，空氣運(yùn)動速度的取值，一般有以下兩種：瞬時風(fēng)速，相對于無限小的時段，即某一瞬間的陣風(fēng)速度；平均風(fēng)速，相對于有限時段，通常指2、10分鐘等的平均情況。我國要求建設(shè)風(fēng)電場，當(dāng)?shù)?0m高處年平均風(fēng)速在6m/s。風(fēng)向：風(fēng)的來向為風(fēng)向。風(fēng)向觀測是用16個方位或0360數(shù)值來表示。靜風(fēng)用“C”表示。2、風(fēng)能資源的計算第5頁，共35頁。風(fēng)能：以速度V自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲得的功率P。 風(fēng)功率密度：氣流垂直通過單位截面積的風(fēng)能。風(fēng)向頻率：一定時段內(nèi)某一個風(fēng)向出現(xiàn)的頻率與該時段內(nèi)所出現(xiàn)的各種風(fēng)向（風(fēng)速）的總頻率之比的百分率稱為某個風(fēng)向

3、的頻率。為空氣密度第6頁，共35頁。風(fēng)速隨高度的變化 風(fēng)速隨高度增加而增大，推薦用冪定律擬合，得到風(fēng)切變指數(shù)。根據(jù)風(fēng)切變指數(shù)和儀器安裝高度測得的風(fēng)速可以推算出近地層任意高度的風(fēng)速。 為風(fēng)切變指數(shù)例：已知某地測風(fēng)在Z120m高度處的風(fēng)速v1為23m/s，則在Zn10m高處的風(fēng)速是多少（地表粗糙指數(shù)取0.1） 第7頁，共35頁。 風(fēng)速日變化 一般，近地層白天午后最大， 14時左右達(dá)到最大，夜間和清晨最小，6時左右風(fēng)速最?。簧蠈影滋煳绾箫L(fēng)小，夜間風(fēng)大；風(fēng)的日變化幅度，晴天比陰天大，夏天比冬天大，陸地比海洋大。海上：白天風(fēng)速小，夜間風(fēng)速大。 風(fēng)速年變化 一般，北半球中緯度地區(qū)，冬季最大，夏季最??；我國

4、大部份地區(qū)春季是冷暖空氣交替時期，所以春季風(fēng)最大。第8頁，共35頁。風(fēng)能資源評價：通過對某一區(qū)域的風(fēng)速、風(fēng)向觀測時間序列進(jìn)行分析，估算出該區(qū)域的風(fēng)能資源儲量，并對其風(fēng)能資源多寡、質(zhì)量和分布狀況作出判斷、評價。第9頁，共35頁。全國風(fēng)能區(qū)劃 第10頁，共35頁。全國風(fēng)能區(qū)劃 第11頁，共35頁。風(fēng)向玫瑰圖 風(fēng)玫瑰圖是根據(jù)氣象站觀測得到的風(fēng)能資料數(shù)據(jù)，繪制而成的圖，因該圖形狀像玫瑰花朵，故稱之為“風(fēng)玫瑰”。風(fēng)玫瑰圖分：風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)速玫瑰圖。風(fēng)速玫瑰圖：表示風(fēng)速的大小和風(fēng)速發(fā)生頻率。（風(fēng)速計）風(fēng)向玫瑰圖：表示風(fēng)向和風(fēng)向的頻率。（風(fēng)向標(biāo)）風(fēng)向頻率：一定時間內(nèi)各種風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)所占觀察次數(shù)的百分比?？?/p>

5、以確定主導(dǎo)風(fēng)向，機(jī)組排列垂直于主導(dǎo)風(fēng)向。第12頁，共35頁。風(fēng)向16個方位第13頁，共35頁。第14頁，共35頁。風(fēng)向玫瑰圖每一間隔代表風(fēng)向頻率5中心圓圈內(nèi)的數(shù)字代表靜風(fēng)的頻率 第15頁，共35頁。第16頁，共35頁。例：某風(fēng)場測得年平均風(fēng)速不超過4m/s的風(fēng)速頻率為20%，而不小于25m/s風(fēng)速頻率為5%，求年平均風(fēng)速在4-25m/s區(qū)間內(nèi)的有效風(fēng)速時數(shù)是多少？ 第17頁，共35頁。湍流強(qiáng)度指風(fēng)速、風(fēng)向及其垂直分量的迅速擾動或不規(guī)律性。 風(fēng)電場的湍流特征很重要，因為它對風(fēng)電機(jī)組性能和壽命有直接影響，當(dāng)湍流強(qiáng)度大時，會減少輸出功率，還可能引起極端荷載，最終削弱和破壞風(fēng)電機(jī)組。 IT值在0.10

6、或以下表示湍流相對較小，中等程度湍流的IT值為0.100.25，更高的IT值表明湍流過大。 對風(fēng)電場而言，要求湍流強(qiáng)度IT 值不超過0.25。第18頁，共35頁。（2）風(fēng)功率密度1）風(fēng)能 以速度v自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲得的功率W。 2）風(fēng)功率密度 氣流垂直通過單位截面積的風(fēng)能。 為空氣密度第19頁，共35頁。例1：已知某風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪直徑為40m，其風(fēng)能利用系數(shù)K是0.45，求在風(fēng)速是10m/s時該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪輸出功率是多少？（空氣密度取=1.2kg/m）例2：某臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在6m/s風(fēng)速時輸出功率為60kW，當(dāng)風(fēng)速為12m/s時該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率是多少？例

7、3：某風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其年有效風(fēng)時數(shù)為7000h,風(fēng)力發(fā)電機(jī)實際工作系數(shù)為0.92，該機(jī)平均輸出功率是額定功率750KW的30%，求該機(jī)型的年發(fā)電量。第20頁，共35頁。某地年平均風(fēng)速為7.5m/s，空氣密度為1.2kg/m3，求作用在物體上的風(fēng)壓p？若風(fēng)輪掃描風(fēng)輪掃掠面積A=100m2，則風(fēng)功率W為多少？ 第21頁，共35頁。3、風(fēng)能密度等級及劃分第22頁，共35頁。二、風(fēng)力機(jī)的特性參數(shù)1 風(fēng)能利用系數(shù)Cp風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)能中吸取能量的大小程度用風(fēng)能利用系用Cp表示第23頁，共35頁。2、葉尖速比為了表示風(fēng)輪運(yùn)行速度的快慢，用葉片的葉尖圓周速度與風(fēng)速之比來衡量，稱為葉尖速比葉尖速比與風(fēng)輪效率密切

8、相關(guān)，只要風(fēng)力發(fā)電機(jī)沒有超速，運(yùn)轉(zhuǎn)處于較高葉尖速比狀態(tài)下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪具有較高效率。第24頁，共35頁。3、額定風(fēng)速Vr（設(shè)計風(fēng)速） 風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定功率輸出時規(guī)定的風(fēng)速。4、切入風(fēng)速Vc 風(fēng)力發(fā)電機(jī)開始發(fā)電時，輪轂高處的最低風(fēng)速。（通常為34m/s）5、切出風(fēng)速Vs 風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的最大風(fēng)速。第25頁，共35頁。6、風(fēng)力機(jī)功率 指風(fēng)力機(jī)軸的輸出功率7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率 指風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率第26頁，共35頁。三、數(shù)據(jù)收集定位原則：1 測風(fēng)塔安裝位置應(yīng)具有代表性 1）測風(fēng)塔安裝點(diǎn)應(yīng)在風(fēng)電場中有代表性，并且周圍開闊； 2）測風(fēng)塔安裝點(diǎn)靠近障礙物如樹林或建筑物等對分析風(fēng)況有負(fù)面影響，選擇安裝點(diǎn)

9、時應(yīng)盡量遠(yuǎn)離障礙物。如果沒法避開，則要求測風(fēng)點(diǎn)距離與單個 障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的3倍；與成排障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的10倍以上；2 測風(fēng)塔數(shù)量應(yīng)滿足風(fēng)能資源評估要求，并依據(jù)風(fēng)場地形復(fù)雜程度而定。不能在風(fēng)場海拔最高處，如山頂，也不能放在風(fēng)場中間。第27頁，共35頁。測量參數(shù)風(fēng)速測量 10min平均風(fēng)速，用于風(fēng)能資源計算； 小時平均風(fēng)速，通過10min平均風(fēng)速獲得； 極大風(fēng)速, 3秒采樣一次的最大值，用于安全計算。風(fēng)向測量 與風(fēng)速同步采集 16個扇區(qū)氣溫 每小時采樣一次并紀(jì)錄大氣壓 每小時采樣一次并紀(jì)錄第28頁，共35頁。測風(fēng)塔定位地形在風(fēng)機(jī)位置和最近的測風(fēng)塔之間建議的最大距離簡單地形，

10、如：非常平坦，只有一些粗糙的變化2公里較復(fù)雜的地形，如：起伏的山巒或者粗糙的表面（如森林）1公里非常復(fù)雜的地形，如：山脊0.5公里第29頁，共35頁。要求：具有30年以上規(guī)范的測風(fēng)記錄，且連續(xù)性較好有同期的測風(fēng)數(shù)據(jù)，且與測風(fēng)塔同期數(shù)據(jù)相關(guān)性較好靠近風(fēng)場，且與風(fēng)場地形條件相似四周較開闊參考站點(diǎn)選擇第30頁，共35頁。用各月的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖和全年的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖，與當(dāng)?shù)赝诘碾娋W(wǎng)日負(fù)荷曲線對比；風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）年變化曲線圖，與當(dāng)?shù)赝诘碾娋W(wǎng)年負(fù)荷曲線對比，兩者相一致或接近的部分越多越好，表明風(fēng)電場發(fā)電量與當(dāng)?shù)刎?fù)荷相匹配，風(fēng)電場輸出電力的變化接近負(fù)荷需求的變化。風(fēng)速的日變化和季節(jié)變化要小。各高度風(fēng)速和風(fēng)功率密度月、日變化及其平均狀況第31頁，共35頁。注：風(fēng)功率密度蘊(yùn)含風(fēng)速、風(fēng)速頻率分布和空氣密度的影響，是風(fēng)電場風(fēng)能資源的綜合指標(biāo)。 風(fēng)功率密度等級達(dá)到或超過 3 級風(fēng)況的風(fēng)電場才具有開發(fā)價值。第32頁，共35頁。 風(fēng)電場內(nèi)機(jī)組位置的排列取決于風(fēng)