風(fēng)資源評估介紹概要教程文件

風(fēng)資源評估介紹概要1、風(fēng)力等級

（1）蒲福風(fēng)力等級表（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+0.824N1.505N------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（1）風(fēng)資源評估風(fēng)：空氣的流動(dòng)現(xiàn)象。常指空氣相對地面的水平運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)矢量,用風(fēng)向和風(fēng)速表示。風(fēng)速：單位時(shí)間內(nèi)空氣移動(dòng)的距離。通常指單位時(shí)間內(nèi)空氣的水平位移，空氣運(yùn)動(dòng)速度的取值，一般有以下兩種：瞬時(shí)風(fēng)速，相對于無限小的時(shí)段，即某一瞬間的陣風(fēng)速度；平均風(fēng)速，相對于有限時(shí)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?yàn)轱L(fēng)向。風(fēng)向觀測是用16個(gè)方位或0°—360°數(shù)值來表示。靜風(fēng)用“C”表示。2、風(fēng)能資源的計(jì)算風(fēng)能：以速度V自由流動(dòng)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(shí)段內(nèi)某一個(gè)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率與該時(shí)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(gè)風(fēng)向的頻率。ρ為空氣密度風(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。

α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)α取0.1）

風(fēng)速日變化

一般，近地層白天午后最大，14時(shí)左右達(dá)到最大，夜間和清晨最小，6時(shí)左右風(fēng)速最小；上層白天午后風(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??；我國大部份地區(qū)春季是冷暖空氣交替時(shí)期，所以春季風(fēng)最大。風(fēng)能資源評價(jià)：通過對某一區(qū)域的風(fēng)速、風(fēng)向觀測時(shí)間序列進(jìn)行分析，估算出該區(qū)域的風(fēng)能資源儲(chǔ)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(jià)。全國風(fēng)能區(qū)劃

全國風(fēng)能區(qū)劃

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(jì)）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(shí)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?？梢源_定主導(dǎo)風(fēng)向，機(jī)組排列垂直于主導(dǎo)風(fēng)向。風(fēng)向16個(gè)方位風(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

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(shí)數(shù)是多少？

湍流強(qiáng)度指風(fēng)速、風(fēng)向及其垂直分量的迅速擾動(dòng)或不規(guī)律性。風(fēng)電場的湍流特征很重要，因?yàn)樗鼘︼L(fēng)電機(jī)組性能和壽命有直接影響，當(dāng)湍流強(qiáng)度大時(shí)，會(huì)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或以下表示湍流相對較小，中等程度湍流的IT值為0.10～0.25，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。（2）風(fēng)功率密度1）風(fēng)能

以速度v自由流動(dòng)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。

ρ為空氣密度例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(shí)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ρ=1.2kg/m3）例2：某臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在6m/s風(fēng)速時(shí)輸出功率為60kW，當(dāng)風(fēng)速為12m/s時(shí)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率是多少？例3：某風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其年有效風(fēng)時(shí)數(shù)為7000h,風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)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。某地年平均風(fēng)速為7.5m/s，空氣密度ρ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？3、風(fēng)能密度等級及劃分

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2、葉尖速比λ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λ葉尖速比與風(fēng)輪效率密切相關(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。3、額定風(fēng)速Vr（設(shè)計(jì)風(fēng)速）風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定功率輸出時(shí)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(shí)，輪轂高處的最低風(fēng)速。（通常為3~4m/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。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)時(shí)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(gè)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。測量參數(shù)風(fēng)速測量10min平均風(fēng)速，用于風(fēng)能資源計(jì)算； 小時(shí)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(jì)算。風(fēng)向測量 與風(fēng)速同步采集16個(gè)扇區(qū)氣溫每小時(shí)采樣一次并紀(jì)錄大氣壓每小時(shí)采樣一次并紀(jì)錄測風(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，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(jià)值。風(fēng)電場內(nèi)機(jī)組位置的排列取決于風(fēng)能密度的方向分布和地形的影響。在風(fēng)能玫瑰圖上最好有一