南京工業(yè)大學(xué)風(fēng)力發(fā)電原理第二章

風(fēng)力發(fā)電原理譚劍鋒第二章風(fēng)能及轉(zhuǎn)換原理第二章風(fēng)能及轉(zhuǎn)換原理需要掌握：風(fēng)的形成（大氣環(huán)流、季風(fēng)、陸海風(fēng)、山谷風(fēng)）風(fēng)的測量(測試系統(tǒng)、測量方法)風(fēng)能資源(風(fēng)能特點(diǎn)、風(fēng)能密度計(jì)算方法、選址)風(fēng)特點(diǎn)（風(fēng)速、風(fēng)向表示方式）形成原因：太陽輻射造成地球表面的大氣受熱不均，溫度差異造成大氣層的壓力分布不均。在壓力差的作用下，空氣流沿水平方向由高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)，形成了風(fēng)。風(fēng)能：風(fēng)所具有的動(dòng)能為風(fēng)能。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。

風(fēng)是指空氣相對于地球表面的運(yùn)動(dòng)，是由于大氣中熱力和動(dòng)力的空間不均勻性所致，通常指水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)2.1風(fēng)的形成一、風(fēng)的形成彎曲的線是等壓線。閉合的等壓線如果其氣壓值高于周圍，則稱為高氣壓區(qū)，相反稱為低氣壓區(qū)。如同山峰的山脊和山谷，從高氣壓伸展出來的部分稱為高壓脊，從低氣壓伸展出來的部分稱為低壓槽。氣壓與風(fēng)的關(guān)系

17世紀(jì)意大利拖里拆里發(fā)明氣壓表，法國帕斯卡發(fā)現(xiàn)大氣壓與高度關(guān)系。一、風(fēng)的形成氣壓梯度：等壓線的疏密程度表示了單位距離內(nèi)氣壓差的大小。等壓線越密集，氣壓梯度越大。氣壓梯度力：由于氣壓梯度而產(chǎn)生的旁壓力。氣壓梯度力把兩地間的空氣從氣壓高的區(qū)域推向氣壓低的區(qū)域，空氣流動(dòng)從而形成了風(fēng)。氣壓梯度力越大，空氣流動(dòng)速度越快，風(fēng)速越大。地轉(zhuǎn)偏向力：地球自轉(zhuǎn)而使空氣水平運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏向的力。隨風(fēng)速增大而增大，且與風(fēng)向始終垂直。

大氣受力：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)力、摩擦力、離心力一、風(fēng)的形成左、右手法則進(jìn)行判別偏轉(zhuǎn)方向。

北半球：右手法則南半球：左手法則。氣壓和風(fēng)的相互關(guān)系：風(fēng)速與氣壓梯度成正比，風(fēng)向與等壓線成平行。

在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，風(fēng)向不斷發(fā)生偏轉(zhuǎn)。到風(fēng)向被偏轉(zhuǎn)到與氣壓梯度力角度為90°，此時(shí)氣壓梯度力對風(fēng)的分作用力為0。氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力正好相反，大小相等，達(dá)到平衡。在平衡狀態(tài)下，風(fēng)向與氣壓等壓線保持平行。

一、風(fēng)的形成風(fēng)的尺度小尺度：米~千米，秒~天，對風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)產(chǎn)生主要影響中尺度:千米~百千米，分鐘~周，雷暴和風(fēng)天氣尺度：百千米~千千米，天~周，天氣預(yù)報(bào)尺度行星尺度：>千千米，>周,全球季節(jié)性變化一、風(fēng)的形成全球性風(fēng)大氣環(huán)流原因：太陽輻射不均勻，赤道和極地的溫度和氣壓差異1735年英國哈德萊(Hadley)單圈循環(huán)模型，沒有地球轉(zhuǎn)動(dòng)影響1856年美國人費(fèi)雷爾(Ferrel)的“三圈環(huán)流”“費(fèi)雷爾環(huán)流圈”，盛行西風(fēng)帶構(gòu)成“極地環(huán)流圈”一、風(fēng)的形成“副熱帶高壓”，地球偏轉(zhuǎn)力，維度30平行，氣流下沉“哈德萊環(huán)流圈”，東北信風(fēng)帶構(gòu)成季風(fēng)原因：海陸比熱不同而造成的熱力差異，形成大尺度、隨季節(jié)交替變化的局部熱力環(huán)流夏季:大陸增熱比海洋劇烈，海上形成高壓，大陸形成低壓，空氣從海上流向大陸，而高空形成了與底層氣流方向相反的氣流，構(gòu)成了夏季季風(fēng)環(huán)流。冬季:大陸比海洋溫度低，大陸的氣壓比海洋的高。底層氣流由大陸吹向海洋，高層氣流由海洋流向大陸，形成了冬季季風(fēng)環(huán)流。最著名的是東南亞季風(fēng)區(qū)。在夏季，從印度洋和西南太平洋來的暖、濕空氣向北和西北方向移動(dòng)進(jìn)入亞洲大陸，進(jìn)入印度、中南半島和中國。在冬季，亞洲大陸為一強(qiáng)盛高壓中心所控制，氣流自高壓中心向外流動(dòng)，其方向與夏季季風(fēng)正相反。東亞季風(fēng)對我國、朝鮮、日本等地區(qū)的天氣和氣候影響很大。這些地區(qū)的氣候特征，在冬季表現(xiàn)為低溫、干旱和少雨；夏季是高溫、濕潤和多雨。一、風(fēng)的形成季節(jié)性變化特點(diǎn)明顯，日夜變化也有規(guī)律①海陸風(fēng)海風(fēng):白晝時(shí)，大陸表面空氣的升溫速度較快，氣流流向海洋。大陸表面形成低壓區(qū)，近地層海洋產(chǎn)生高壓區(qū)，海平面上的空氣向陸地流動(dòng)。4~7m/s陸風(fēng):夜間，海洋釋放熱量，氣流降溫較慢，地面降溫較快，從而使地表的空氣從陸地流向海面，2m/s一、風(fēng)的形成

海陸風(fēng)是由海陸熱力差異引起的，其影響范圍僅局限于沿海，風(fēng)向變換以一天為周期。

中緯度地區(qū):海風(fēng)可以從海岸線深入陸地50km。

低緯度地區(qū):海風(fēng)風(fēng)速可達(dá)4~8m/s，陸風(fēng)一般只有1~3m/s。一、風(fēng)的形成山谷風(fēng)

“谷風(fēng)”:在山區(qū)，白天風(fēng)從山谷吹向山坡；“山風(fēng)”:到夜間，風(fēng)從山坡吹向山谷。

山風(fēng)和谷風(fēng)統(tǒng)稱為山谷風(fēng)，其形成原理與海陸風(fēng)相似,會生成很強(qiáng)的氣流，進(jìn)而形成強(qiáng)風(fēng).谷風(fēng)的平均速度為2～4m/s，有時(shí)可達(dá)7～10m/s。谷風(fēng)通過山隘時(shí)風(fēng)速加大。山風(fēng)比谷風(fēng)小一些。谷風(fēng)所達(dá)厚度一般為谷底以上500～1000m。一、風(fēng)的形成焚風(fēng)

定義：當(dāng)氣流跨越山脊時(shí)，背風(fēng)面產(chǎn)生一種熱而干燥的風(fēng)。

條件：山嶺兩面氣壓不同的條件下發(fā)生。

分析：山嶺一側(cè)是高氣壓，另一側(cè)是低氣壓時(shí)，空氣從高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)流動(dòng)。受山阻礙被迫上升，氣壓降低，空氣膨脹，溫度也隨之降低。空氣每上升100m，氣溫則下降0.6℃?？諝馍仙揭欢ǜ叨葧r(shí)，水汽遇冷凝結(jié)，形成雨水。空氣到達(dá)山脊附近后變得稀薄干燥，然后翻過山脊，順坡而下，空氣在下降的過程中變得緊密且溫度增高。空氣每下降100m，氣溫則會上升1℃。因此，空氣沿著高大的山嶺沉降到山麓的時(shí)候，氣溫常會有大幅度地提升。背風(fēng)面空氣的溫度也總是比迎風(fēng)面的高。每當(dāng)背風(fēng)山坡刮炎熱干燥的焚風(fēng)時(shí)，迎風(fēng)山坡卻常常下雨或落雪。

危害：會造成果木和農(nóng)作物的干枯，形成森林大火。當(dāng)然也可以加速冬季積雪融化，利于早點(diǎn)使草木生長。

一、風(fēng)的形成風(fēng)的大小隨機(jī)性：速度大小和方向隨時(shí)間不斷變化，能量和功率隨之發(fā)生改變?？赡苁嵌虝r(shí)間波動(dòng)，或晝夜變化，或季節(jié)變化。風(fēng)速由平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)組成平均風(fēng)速大小與測量點(diǎn)有關(guān)，我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)高度為10m，風(fēng)力等級采用1805年英國人浦福擬定2.2風(fēng)的特性二、風(fēng)的特性

零級無風(fēng)炊煙上，一級軟風(fēng)煙稍斜，二級輕風(fēng)樹葉響，三級微風(fēng)樹枝晃，四級和風(fēng)灰塵起，五級清風(fēng)水起波，六級強(qiáng)風(fēng)大樹搖，七級疾風(fēng)步難行，八級大風(fēng)樹枝折，九級烈風(fēng)煙囪毀，十級狂風(fēng)樹根拔，十一級暴風(fēng)很罕見，十二級颶風(fēng)浪濤天。二、風(fēng)的特性平均風(fēng)速風(fēng)速是指空氣的移動(dòng)速度，單位時(shí)間內(nèi)空氣微團(tuán)移動(dòng)的距離。瞬時(shí)風(fēng)速稱為有效風(fēng)速，即實(shí)際發(fā)生作用的風(fēng)速，通常指很短時(shí)間間隔內(nèi)的風(fēng)速。平均風(fēng)速是很長時(shí)間內(nèi)風(fēng)速的平均值，實(shí)際上是在較長時(shí)間范圍內(nèi)，多次風(fēng)速測量的平均值，即我國規(guī)定時(shí)間間隔10min二、風(fēng)的特性風(fēng)速隨高度的增加而變化

地面上風(fēng)速較低的原因是由于地表植物、建筑物以及其他障礙物的磨擦所造成的。

風(fēng)剪切：風(fēng)速隨距地面的高度增加而變化的規(guī)律

對數(shù)率變化：距地面100m高度范圍內(nèi)二、風(fēng)的特性指數(shù)率變化

多數(shù)國家采用的經(jīng)驗(yàn)指數(shù)分布

我國n取0.16—0.20二、風(fēng)的特性平均風(fēng)速變化因素：隨時(shí)間變化隨地形地貌變化障礙物的影響隨時(shí)間(日和季節(jié))均發(fā)生變化地形地貌山脈的影響風(fēng)速受障礙物和地形影響較大當(dāng)穿越粗糙表面，風(fēng)速和風(fēng)向迅速地發(fā)生改變。在障礙物的附近產(chǎn)生很強(qiáng)的湍流，并下風(fēng)方向遠(yuǎn)處逐漸減弱，減小風(fēng)力機(jī)的有效功率，且會增加風(fēng)力機(jī)的疲勞載荷。二、風(fēng)的特性①障礙物對風(fēng)速的影響

在垂直方向，最大高度達(dá)障礙物高度的2倍。風(fēng)力機(jī)葉片最低點(diǎn)是3倍障礙物高度時(shí)，則障礙物對風(fēng)力機(jī)的影響可以忽略。但若風(fēng)力機(jī)前有較多障礙物時(shí)，則此時(shí)必須考慮障礙物的影響。在風(fēng)電場選址時(shí)應(yīng)考慮到附近區(qū)域的障礙物。二、風(fēng)的特性湍流強(qiáng)度和延伸長度與障礙物的高度有關(guān)。湍流區(qū)長度可高達(dá)障礙物的2倍，背風(fēng)側(cè)湍流延伸長度可達(dá)障礙物高度的10～20倍。而且障礙物高寬比越小，湍流衰減越快；高寬比越大，湍流區(qū)越大。在高寬比無限大的極端條件下，湍流區(qū)長度可以達(dá)到障礙物高度的35倍。對于長而地表沿坡度平緩的山脊，其頂部及迎風(fēng)面的上半部一般都是最好的風(fēng)場；而在其背風(fēng)面，因可能存在湍流而不設(shè)置風(fēng)力機(jī)。

②山脈對風(fēng)的影響二、風(fēng)的特性山脊、丘陵和懸崖的形態(tài)極大地影響著風(fēng)廓線。光滑的山脊會加速穿越的氣流，這是因風(fēng)通過山脊時(shí)受阻壓縮而引起的。山脊的形狀決定了加速的程度，表面裸露時(shí)，對風(fēng)速影響更加明顯。若山脊的斜率為6°～16°，則加速明顯；但若斜率超過27°或低于3°，則加速不明顯，不利于風(fēng)力發(fā)電。

另一重要因素是山脊走向。若盛行風(fēng)的方向與脊線垂直，則加速效應(yīng)更明顯。若山脊脊線與盛行風(fēng)平行，則對風(fēng)速無加速效應(yīng)。

山的缺口、走向與風(fēng)平行，風(fēng)速會提高，俗稱為“風(fēng)口”。當(dāng)風(fēng)穿越山區(qū)障礙物之間的間隙時(shí)，由于噴管效應(yīng)，速度會增強(qiáng)。間隙的幾何參數(shù)，如寬度、長度、坡度等是決定加速程度的主要因素。若兩座高山之間的間隙面向風(fēng)向，則是一個(gè)極佳的風(fēng)電廠址。

二、風(fēng)的特性平均風(fēng)速分布通常用雙參數(shù)威布爾分布或瑞利分布描述雙參數(shù)威布爾分布平均風(fēng)速的變化是隨機(jī)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律概率分布函數(shù)概率密度函數(shù)二、風(fēng)的特性K=2為瑞利分布風(fēng)是具有大小和方向的矢量，通常把風(fēng)吹來的地平方向定為風(fēng)向空氣由東向西流動(dòng)叫東風(fēng)，由南向北流動(dòng)叫南風(fēng)，以此類推。氣象臺預(yù)報(bào)風(fēng)時(shí)，當(dāng)風(fēng)向在某個(gè)方向左右擺動(dòng)不能確定時(shí)，則加以“偏”字，如在北風(fēng)方位左右擺動(dòng)，則叫偏北風(fēng)。靜風(fēng)記“C”

。風(fēng)向與風(fēng)頻風(fēng)向測量單位，陸地一般用16個(gè)方位表示，海上則多用36個(gè)方位表示。

風(fēng)向是風(fēng)電場選址的一個(gè)重要因素。若欲從某一特定方向獲得所需的風(fēng)能，則必須避免此氣流方向上有任意的障礙物。為什么研究風(fēng)向？二、風(fēng)的特性風(fēng)頻？？？風(fēng)頻是指風(fēng)向的頻率，即在一定時(shí)間內(nèi)某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)占各風(fēng)向出現(xiàn)總次數(shù)的百分比。某風(fēng)向頻率=某風(fēng)向出現(xiàn)的次數(shù)／風(fēng)向的總觀測次數(shù)×100％風(fēng)頻玫瑰圖：計(jì)算出各風(fēng)向的頻率數(shù)值后，用極坐標(biāo)的方式將這些數(shù)值標(biāo)在風(fēng)向方位圖上，把各點(diǎn)聯(lián)線后形成一幅代表這一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)向變化的風(fēng)況圖。在實(shí)際的風(fēng)能利用中，總是希望某一風(fēng)向的頻率盡可能大些，尤其是不希望在較短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)風(fēng)向頻繁變化的情況。二、風(fēng)的特性

風(fēng)速玫瑰圖:用同樣的方法表示各方向的平均風(fēng)速。

風(fēng)能玫瑰圖:如果表示時(shí)間的百分比和風(fēng)速的3次方，這有助于確定從不同方向獲取的能量。二、風(fēng)的特性風(fēng)速頻率

定義：一定時(shí)間內(nèi)某風(fēng)速時(shí)數(shù)占各風(fēng)速出現(xiàn)總時(shí)數(shù)的百分比，又稱風(fēng)速的重復(fù)性。按相差1m/s的時(shí)間間隔觀測1年(1月或1天)內(nèi)各種風(fēng)速吹風(fēng)時(shí)數(shù)與該時(shí)間間隔內(nèi)吹風(fēng)總時(shí)數(shù)的百分比，稱為風(fēng)速頻率分布。是風(fēng)頻嗎？

從風(fēng)能利用的觀點(diǎn)看，哪條曲線所代表的風(fēng)況比較好？why？二、風(fēng)的特性利用風(fēng)速頻率分布可以計(jì)算某一地區(qū)單位面積上全年的風(fēng)能。如測出風(fēng)力機(jī)安裝地點(diǎn)的風(fēng)速頻率，又已知該風(fēng)力機(jī)的功率曲線，就可以算出該風(fēng)力機(jī)每年的發(fā)電量。在風(fēng)能利用中，特別是對于風(fēng)力發(fā)電，要選擇風(fēng)頻和風(fēng)速變化比較穩(wěn)定的地點(diǎn)。在現(xiàn)代風(fēng)能利用中，必須首先了解當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能特性，進(jìn)行較長時(shí)間的觀測，并用電子計(jì)算機(jī)作出風(fēng)能特性的分析。二、風(fēng)的特性脈動(dòng)風(fēng)脈動(dòng)風(fēng)速：瞬時(shí)風(fēng)速與平均風(fēng)速的差值，平均值為0概率密度函數(shù)接近于高斯分布或正態(tài)分布，隨高度減小而增加。湍流強(qiáng)度描述脈動(dòng)風(fēng)速的相對強(qiáng)度，均方根值與平均風(fēng)速之比縱向湍流度地面邊界層：主要考慮縱向湍流度二、風(fēng)的特性陣風(fēng)系數(shù)陣風(fēng)風(fēng)速與平均風(fēng)速之比，與湍流強(qiáng)度有關(guān)。湍流強(qiáng)度大，陣風(fēng)系數(shù)大持續(xù)時(shí)間長，陣風(fēng)系數(shù)小二、風(fēng)的特性極端風(fēng)較少出現(xiàn)的強(qiáng)風(fēng)，主要用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)極端載荷計(jì)算極端風(fēng)種類熱帶氣旋寒潮大風(fēng)龍卷風(fēng)重現(xiàn)期設(shè)計(jì)最大風(fēng)速：大于各年份最大風(fēng)速平均值的風(fēng)速重現(xiàn)期：風(fēng)速出現(xiàn)的間隔時(shí)間，50年~100年最大風(fēng)速概率分布尺度參數(shù)和位置參數(shù)可由平均最大風(fēng)速和均方根值計(jì)算最大設(shè)計(jì)風(fēng)速用最大風(fēng)速累計(jì)分布函數(shù)求得二、風(fēng)的特性主要目的：正確估計(jì)某地點(diǎn)可利用風(fēng)能的大小，為裝備風(fēng)力機(jī)提供風(fēng)能數(shù)據(jù)。內(nèi)容：風(fēng)向測量和風(fēng)速測量兩項(xiàng)?；緟?shù)：風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫等基本要求：作為計(jì)算風(fēng)能資源基本依據(jù)的每小時(shí)風(fēng)速值有3種不同的測算方法：①將每小時(shí)內(nèi)測量的風(fēng)速值取平均值：②將每小時(shí)最后10min內(nèi)測量的風(fēng)速值取平均值；③在每小時(shí)內(nèi)選幾個(gè)瞬時(shí)測量風(fēng)速值再取其平均值。世界氣象組織推薦10min平均風(fēng)速，中國目前也采用10min平均風(fēng)速．即第②種方法。測量點(diǎn)上配有自動(dòng)記錄儀器，對風(fēng)向和風(fēng)速作連續(xù)記錄，從中整理出各正點(diǎn)前10min的平均風(fēng)速和最多風(fēng)向，并選取日最大風(fēng)速(10min平均)和極大風(fēng)速(瞬時(shí))以及對應(yīng)的風(fēng)向和出現(xiàn)時(shí)間。2.3風(fēng)的測量與估計(jì)

三、風(fēng)的測量風(fēng)向測量由風(fēng)向標(biāo)測量，通過環(huán)形電位計(jì)、光電管和碼盤等風(fēng)速測量

旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速儀（杯狀風(fēng)速儀和螺旋槳式風(fēng)速儀）；壓力類風(fēng)速儀（壓管風(fēng)速儀、壓板風(fēng)速儀和球狀風(fēng)速儀）；熱電風(fēng)速儀（熱線風(fēng)速儀和熱板風(fēng)速儀）;相移風(fēng)速儀（超聲波風(fēng)速儀和激光多普勒風(fēng)速儀）。風(fēng)向儀裝置，由尾翼、指向桿、平衡錘及旋轉(zhuǎn)主軸4部分組成的首尾不對稱平衡裝置。三、風(fēng)的測量測量風(fēng)能的最常用的風(fēng)速儀是杯狀風(fēng)速儀。風(fēng)杯的外形或者是半球形的，或者是圓錐狀的，由輕質(zhì)材料制成。杯狀風(fēng)速儀是一個(gè)阻力裝置。風(fēng)杯達(dá)到勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間要比風(fēng)速的變化來得慢（滯后性），用風(fēng)杯作感應(yīng)器的風(fēng)速表，測定平均風(fēng)速比較好，而測瞬時(shí)風(fēng)速則準(zhǔn)確度較差。槳葉有平板葉片的風(fēng)車式和螺旋槳式兩種，槳葉旋轉(zhuǎn)方向始終正對風(fēng)向，螺旋槳以與風(fēng)速成正比的速度旋轉(zhuǎn)。螺旋槳式風(fēng)速儀可以保持轉(zhuǎn)速與所測風(fēng)速間相當(dāng)好的線性關(guān)系。杯形風(fēng)速計(jì)螺旋槳式風(fēng)速儀三、風(fēng)的測量壓力板內(nèi)擺動(dòng)的幅度取決于風(fēng)的強(qiáng)度，故擺動(dòng)板可用來直接校準(zhǔn)風(fēng)速。而且，壓力板風(fēng)速儀適合用來測量大風(fēng)。

熱線風(fēng)速儀超聲波風(fēng)速儀壓力板風(fēng)速儀三、風(fēng)的測量風(fēng)速表的標(biāo)定是在校準(zhǔn)風(fēng)洞中進(jìn)行的，校準(zhǔn)風(fēng)洞最常用的是射流式校準(zhǔn)風(fēng)洞。射流式校準(zhǔn)風(fēng)洞有穩(wěn)流段和收縮段構(gòu)成，穩(wěn)流段內(nèi)裝有整流網(wǎng)和整流柵格。射流式校準(zhǔn)風(fēng)洞測量系統(tǒng)1—穩(wěn)流段；2—總壓管；3—收斂性；4—靜壓測孔；5—被標(biāo)定的皮托管；6，7—微壓計(jì)標(biāo)定：三、風(fēng)的測量定義：空氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能稱為“風(fēng)能”。

單位時(shí)間內(nèi)垂直流過截面A的空氣擁有的做功能力，稱為風(fēng)能功率(W)2.4風(fēng)能

風(fēng)能功率與風(fēng)速的立方成正比，與流動(dòng)空氣密度和垂直流過的投影面積成正比。

四、風(fēng)能資源風(fēng)能密度是估計(jì)風(fēng)能潛力大小的一個(gè)重要指標(biāo)。定義：單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面積的風(fēng)能。ρ值的大小隨氣壓、氣溫和濕度等大氣條件的變化而變化。在海拔高度500m以下，ρ取1.225kg/m3，若海拔超過500m，必須考慮空氣密度的變化。

風(fēng)能密度四、風(fēng)能資源平均風(fēng)能密度：一定時(shí)間周期（如一年或一月）內(nèi)風(fēng)能密度的平均值。

可直接利用觀測資料計(jì)算平均風(fēng)能密度。根據(jù)平均風(fēng)能密度計(jì)算公式，先計(jì)算每個(gè)小時(shí)的風(fēng)能密度，然后再求和，并按全年小時(shí)數(shù)平均，就可得到年平均風(fēng)能密度。四、風(fēng)能資源風(fēng)能密度數(shù)學(xué)期望平均風(fēng)速威布爾分布風(fēng)能密度期望：期望則風(fēng)能密度分布仍然是威布爾分布估計(jì)平均風(fēng)能密度主要采用威布爾分布估計(jì)，需要計(jì)算參數(shù)c,k，通過平均風(fēng)速分布可以估算四、風(fēng)能資源最小二乘估計(jì)法小于風(fēng)速的累計(jì)風(fēng)頻取對數(shù)：通過最小二乘法擬合得到系數(shù)，而后反算威布爾分布參數(shù)，最后估計(jì)風(fēng)能密度四、風(fēng)能資源平均風(fēng)速和標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)法威布爾分布數(shù)學(xué)期望(均值)和方差則：估算k估算c通過離散測量的風(fēng)速計(jì)算平均風(fēng)速和標(biāo)準(zhǔn)方差，而后估算威布爾分布參數(shù)k和c。四、風(fēng)能資源平均風(fēng)速和最大風(fēng)速估計(jì)法最大風(fēng)速是指在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)任一個(gè)10min最大風(fēng)速值由最大風(fēng)速和平均風(fēng)速可估算威布爾參數(shù)k和c。估算k估算c四、風(fēng)能資源實(shí)際上，風(fēng)能不可能全部轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，風(fēng)力機(jī)不能獲得全部理論上的能量。當(dāng)風(fēng)速由0逐漸增加達(dá)到某一風(fēng)速Vm（切入風(fēng)速）時(shí)，風(fēng)力機(jī)才開始提供功率。該風(fēng)速下，風(fēng)輪軸上的功率等于整機(jī)空載時(shí)自身消耗的功率，風(fēng)力機(jī)還不能對用戶輸出功。

風(fēng)速繼續(xù)增加，達(dá)到某一確定值VN(額定風(fēng)速)，在該風(fēng)速下風(fēng)力機(jī)提供額定功率或正常功率。超過該值時(shí)，利用調(diào)節(jié)