风资源评估介绍讲解35页PPT
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风能资源测量与评估概述(PPT 77页)
三、风的形成
3、大气环流 在地球上由于地球表面受热不均，引起大气层中空气压力不均衡，因
此形成地面与高空的大气环流。这种环流在地球自转偏向力的作用下，形 成了赤道到纬度30°N环流圈（哈德来环流）、纬度30°~60°N环流圈和 纬度60°~90°N环流圈，这便是著名的“三圈环流” 。
三、风的形成
1）纬度30°N环流圈 在赤道附近，空气受热膨胀上升，造成赤道上空气压升高，空气向极
高纬度地区，太阳高度角小，日照时间短，太阳辐射强度小，地面和 大气接受热量少，温度低。
2、地转偏向力 地球自转使空气运动发生偏向
力，这种力称为“地转偏向力”。 在赤道附近，地转偏向力为零，随 着纬度的增加而增大，在极地达到 最大。
在这种力的作用下， 北半球气流向右偏转， 南半球气流向左偏转。
三、风的形成
3、空气的密度随海拔的升高而减小。
虽然海拔高出风比较大，但是由于空气密度小，风能量并不大。
二、风的特点
2）平流层 从对流层顶到约50km的大气层为平
流层。在平流层下层，即30—35knl以下， 温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定， 所以又称同温层。在30—35km以上，温度 随高度升高而升高。
主要内容
1 风的形成 2 风的特征及测量 3 风资源测量与评估
任务1 风的形成
1 新能源介绍 2 风的特点 3 风的形成
一、新能源介绍
常规能源—— 指技术成熟且已被大规模利用的能源，如煤炭、石油、天然气以
及大中型水电 都被看作常规能源。
新 能 源—— 指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。
相对于传统能源，新能源具有污染少、储量大，前景广阔的特点。
从80km到约500km称为热层。这一 层温度随高度增加而迅速增加，层内温 度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有 少量的水分存在，因此偶尔会出现银白 并微带青色的夜光云。
风资源评估知识ppt课件
例如： 设计等级为IEC III类的机组，就是在50年内，50年（N） 一遇极端风速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。
12
一、风资源评估基础知识
风向、风能玫瑰图
风向玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各种 风向出现的频率。因图形与玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰 图。
风能玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各方 向风能值的统计图。
I 湍流强度： / V
式中： σ－风速相对于10min平均风速的标准方差 V－10min平均风速 湍流产生原因主要有两个： 1.当空气流动时，由于地形地貌差异（例如山峰、森林） 造成的与地表的“摩擦”； 2.由于空气密度差异和气温变化的热效应导致空气气团 垂直运动。
11
一、风资源评估基础知识
极端风速 ➢ 较长时间内给定取样时间下风速的最大值。 ➢ 风电行业表征极端风速的方式有最大风速和极大风速两种。 ➢ 最大风速---给定时段内的10分钟平均风速的最大值。 ➢ 极大风速---给定时段内的瞬时（一般取3s均值）风速的 最大值。 ➢ 风电行业通常所说的50年一遇极端风速是基于历史统计数 据得出的一个统计数值，这其中引入了概率的概念。
20
三、宏观与微观选址
备选场址的确定 在一个较大范围内，如全国或一个省，一个县
或一个电网辖区内，确定几个可能建设风电场的区 域。
寻找备选场址的途径：已建风电场周围；向专 业部门或专业人员咨询；国家风能资源分布图……
对较小范围（如一个省或是市县），我们就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主风向平行的隘 口和峡谷）来进行场址的选取了。当然我们也可以 利用CFD工具来进行模拟。
1.风电机组等级应高于或等于风电场等级； 2.尽量选用单机容量较大的机组； 3.尽量选用较大的叶轮直径； 4.陆上风机应选择较高的塔架，海上则相反。
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一、风资源评估基础知识
风向、风能玫瑰图
风向玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各种 风向出现的频率。因图形与玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰 图。
风能玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各方 向风能值的统计图。
I 湍流强度： / V
式中： σ－风速相对于10min平均风速的标准方差 V－10min平均风速 湍流产生原因主要有两个： 1.当空气流动时，由于地形地貌差异（例如山峰、森林） 造成的与地表的“摩擦”； 2.由于空气密度差异和气温变化的热效应导致空气气团 垂直运动。
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一、风资源评估基础知识
极端风速 ➢ 较长时间内给定取样时间下风速的最大值。 ➢ 风电行业表征极端风速的方式有最大风速和极大风速两种。 ➢ 最大风速---给定时段内的10分钟平均风速的最大值。 ➢ 极大风速---给定时段内的瞬时（一般取3s均值）风速的 最大值。 ➢ 风电行业通常所说的50年一遇极端风速是基于历史统计数 据得出的一个统计数值，这其中引入了概率的概念。
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三、宏观与微观选址
备选场址的确定 在一个较大范围内，如全国或一个省，一个县
或一个电网辖区内，确定几个可能建设风电场的区 域。
寻找备选场址的途径：已建风电场周围；向专 业部门或专业人员咨询；国家风能资源分布图……
对较小范围（如一个省或是市县），我们就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主风向平行的隘 口和峡谷）来进行场址的选取了。当然我们也可以 利用CFD工具来进行模拟。
1.风电机组等级应高于或等于风电场等级； 2.尽量选用单机容量较大的机组； 3.尽量选用较大的叶轮直径； 4.陆上风机应选择较高的塔架，海上则相反。
风能资源测量与评估概述
一股向北。向南的一股气流在副热带地区下沉，构成一个中纬度闭合 圈，正好与哈德来环流流向相反，此环流圈北面上升、南面下沉，所 以叫反环流圈，也称费雷尔环流圈；
三、风的形成
3）纬度60°~90°N环流圈 副极地低压带的上升气流的向北气流，从上升到达极地后冷却
下沉，形成极地高压带，这股气流补偿了地面流向副极地带的气流， 而且形成了一个闭合圈，此环流圈南面上升、北面下沉与哈德来环流 流向类似的环流圈，因此也叫正环流。在北半球，此气流由北向南， 受地转偏向力的作用，吹偏东风，在60°~90°之间，形成了极地东 风带。
三、风的形成
1）纬度30°N环流圈 副热带高压下沉气流分为两支，一支从副热带高压向南流动，
指向赤道。在地转偏向力的作用下，北半球吹东北风，风速稳定且不 大，约3~4级，这是所谓的信风，所以在南北纬30°之间的地带称为 信风带。这一支气流补充了赤道上升气流，构成了一个闭合的环流圈 ，称此为哈德来环流，也叫做正环流圈。此环流圈南面上升，北面下 沉。
一、风的基本特征
b、地形地貌
表1-1 不同地形与平坦地面的风速比值
不同地形
平坦地面的平均风速（m/s）
3~5
6~8
山间盆地
0.95~0.85
0.85~0.80
弯曲的河谷底
0.80~0.70
0.70~0.60
山背风坡
0.90~0.80
0.80~0.70
山迎风坡
1.10~1.20
1.10
峡谷口或山口
1.30~1.40
夏季则相反，陆地很快变暖，海洋相对较冷，陆地气压低于海洋 ，气压梯度力由海洋指向大陆。
图1-3 海陆热力差异引起季风示意图 a)冬季 b)夏季
5、局地环流 1）海陆风
三、风的形成
3）纬度60°~90°N环流圈 副极地低压带的上升气流的向北气流，从上升到达极地后冷却
下沉，形成极地高压带，这股气流补偿了地面流向副极地带的气流， 而且形成了一个闭合圈，此环流圈南面上升、北面下沉与哈德来环流 流向类似的环流圈，因此也叫正环流。在北半球，此气流由北向南， 受地转偏向力的作用，吹偏东风，在60°~90°之间，形成了极地东 风带。
三、风的形成
1）纬度30°N环流圈 副热带高压下沉气流分为两支，一支从副热带高压向南流动，
指向赤道。在地转偏向力的作用下，北半球吹东北风，风速稳定且不 大，约3~4级，这是所谓的信风，所以在南北纬30°之间的地带称为 信风带。这一支气流补充了赤道上升气流，构成了一个闭合的环流圈 ，称此为哈德来环流，也叫做正环流圈。此环流圈南面上升，北面下 沉。
一、风的基本特征
b、地形地貌
表1-1 不同地形与平坦地面的风速比值
不同地形
平坦地面的平均风速（m/s）
3~5
6~8
山间盆地
0.95~0.85
0.85~0.80
弯曲的河谷底
0.80~0.70
0.70~0.60
山背风坡
0.90~0.80
0.80~0.70
山迎风坡
1.10~1.20
1.10
峡谷口或山口
1.30~1.40
夏季则相反，陆地很快变暖，海洋相对较冷，陆地气压低于海洋 ，气压梯度力由海洋指向大陆。
图1-3 海陆热力差异引起季风示意图 a)冬季 b)夏季
5、局地环流 1）海陆风
风能资源综述课件
农业
风能资源可用于驱动农 业机械，提高农业生产 效率。
02 风能发电技术
风能发电原理
01
风能发电是将风能转化为电能的过程，其原理基于风力 驱动风能发电机旋转，进而通过发电机内部的电磁感应 将机械能转化为电能。
02
风能发电的效率取决于风速、风能发电机的设计以及风 能发电机组的布局。
03
风能发电具有环保、可再生、可持续等优点，是未来能 源发展的重要方向之一。
风能资源利用方式
直接发电
利用风力驱动风力发电机 组，发电机组通过电磁感 应原理将机械能转化为电 能。
风力泵水
利用风力驱动水泵，将低 处的水抽到高处，用于灌 溉、供水等。
风力制热
利用风力驱动涡轮机，通 过热能转换器将机械能转 化为热能，用于供暖、烘 干等。
风能资源开发与利用的挑战与解决方案
风能资源的波动性
04 风能资源开发与利用
风能资源开发模式
01
02
03
集中式开发
在风能资源丰富的地区， 建设大型风电场，通过高 压输电线路将电能送至电 力需求大的地区。
分布式开发
在城市或乡村地区，建设 小型风电场，就近满足当 地电力需求，减少远距离 输电的损耗和成本。
海上风电开发
利用海洋丰富的风能资源 ，建设海上风电场，为沿 海地区提供可再生能源。
D
风能资通过长期的气象观测和数值模拟 ，评估了其风能资源的分布和可利用性，为欧洲的风能开发 提供了重要的决策依据。
中国风能资源评估
中国地域辽阔，风能资源丰富，通过气象学方法和数值模拟 方法，评估了其风能资源的分布和可利用性，为中国的风能 开发提供了重要的决策支持。
风能资源综述课件
目录
第三章 风资源评估 ppt课件
式中 y D , y为横向某点距风轮旋转轴的距离。
r
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
20
第三章 风资源评估
✓ 半经验尾流模型 是丹麦国家实验室RISØ发展的一种尾流模型，它主要用于计算风 电场中处在尾流区的风力机的功率输出 假设
» 尾流初始直径为风轮直径 » 尾流增长速率呈线性关系 » 尾流横向剖面上的速度是均匀的
风场中的空气动力问题风电场选址?风电场选址包括宏观选址和微观选址?宏观选址?从一个较大的地区从几十平方公里到几十万平方公里的范围对气象条件风能资源并网条件经济条件地理条件地形条件环境影响等方面进行综合考察后选择一个风能资源丰富而且最有利用价值的小区域通常小于十平方公里?微观选址?在宏观选址中选定的小区域中确定如何布臵风力机使整个风电场具有较好的经济效益?一般风电场选址需要两年时间国内外的经验教训表明由于风电场选址的失误造成发电量损失和增加维修费用将远远大于对场址进行详细调查的费用
华北电力大学
半经验尾流模型
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
21
第三章 风资源评估
根据动2
vc
Vc V
12a121kx
D
式中Vc——尾流区轴向速度；
V——来流速度；
x——风轮下游某点到风轮平面的轴向距离；
D——风轮直径；
k——尾流衰减系数,可根据风场试验结果确定；
➢ 风电场工艺布置
✓ 在风电场微观选址后，要对风电场进行总体规划，绘制风电场工艺布置图
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
15
第三章 风资源评估
风的测量
➢ 为进行精确的风力发电机组微观选址，现场所安装的测风塔的数量 一般不能少于2座，若条件许可，对于地形复杂区应该为4-8座.
r
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
20
第三章 风资源评估
✓ 半经验尾流模型 是丹麦国家实验室RISØ发展的一种尾流模型，它主要用于计算风 电场中处在尾流区的风力机的功率输出 假设
» 尾流初始直径为风轮直径 » 尾流增长速率呈线性关系 » 尾流横向剖面上的速度是均匀的
风场中的空气动力问题风电场选址?风电场选址包括宏观选址和微观选址?宏观选址?从一个较大的地区从几十平方公里到几十万平方公里的范围对气象条件风能资源并网条件经济条件地理条件地形条件环境影响等方面进行综合考察后选择一个风能资源丰富而且最有利用价值的小区域通常小于十平方公里?微观选址?在宏观选址中选定的小区域中确定如何布臵风力机使整个风电场具有较好的经济效益?一般风电场选址需要两年时间国内外的经验教训表明由于风电场选址的失误造成发电量损失和增加维修费用将远远大于对场址进行详细调查的费用
华北电力大学
半经验尾流模型
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
21
第三章 风资源评估
根据动2
vc
Vc V
12a121kx
D
式中Vc——尾流区轴向速度；
V——来流速度；
x——风轮下游某点到风轮平面的轴向距离；
D——风轮直径；
k——尾流衰减系数,可根据风场试验结果确定；
➢ 风电场工艺布置
✓ 在风电场微观选址后，要对风电场进行总体规划，绘制风电场工艺布置图
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
15
第三章 风资源评估
风的测量
➢ 为进行精确的风力发电机组微观选址，现场所安装的测风塔的数量 一般不能少于2座，若条件许可，对于地形复杂区应该为4-8座.
风能资源测量与评估概述课件
30人
北极
%
极地高压带，
地东风带
盛
副极地低压带
行 西/风
1
带
副- 热- 带- 高- 压 一 带"
东 北 信风带
14
赤道
赤—道—低一压一带一
1)纬度30°N环 流 圈 二
的形成
在赤道附近，空气受热膨胀上升，造成赤道上空气压升高，空气 向极地方向流动。
以北半球为例，由于赤道附近地转偏向力很小，空气基本受气
270°
的其木特征 2s 360°
N NNE
。
北老 杀
岸
W
西
东
E
南
Ssw S
燃水缝
次
号 ssE
180°
40
海下 的反
3 、风向一、风的基本特 征
图——各种风风玫向瑰出 现频率常用风玫瑰 图来表示。风玫瑰 图是在极坐标图上 点出某年或某月各 种风向电现的频滚
风向玫瑰图
41
v
一、风的基本特征
42
1、风速计、常用 测风设备
2)平流层 二、 风的特
点
从对流层顶到
约50km的大气层为平流
散逸层
人造卫星
极光
热 层
85km
层。在平流层下层，即 30—35knl以下，温度
随高度降低变化较小，
垂
直
短
波
布
中 间 层
平 流 层
12km
气 温 趋 于 稳 定 ， 所 以 又 高山
积雨云
对 流
层
10=0-9020-00-50240-30220-10110200
、
征
的 基 特 、
照表
风 速和 征象
05风能资源评估PPT课件
观测次数。在气象科学技术中，除约定者外，一般所说的风速，意味着 是平均风速，如地面观测中的正点风速，实际上是正点前10分钟的平均 风速。 （2）瞬时风速，指无限小时段内的风速值。它仅能给出关于风的近似的概 念，而且由于感应器的惯性，风速的瞬时值只能近似地测量。 （3）最大风速，指在给定的时间段或某个期间里面，平均风速中的最大值。
右图为气流流过单位面积截面时的功率随风速 变 化 情 况 。 在 风 速 为 8m/s 时 ， 风 功 率 密 度 为 314W/m2 ； 在 风 速 为 16m/s 时 ， 风 功 率 密 度 为 2509W/m2。
8
风的描述
4.风向
风向: 风的来向 表示方法:
− 方位表示法(16个方位) − 度数表示法(0°～360°)
（4）极大风速，指在给定的时间段内，瞬时风速的最大值。
4
风的描述 1.风速 国际上大多数国家采用的风速数据主 要是10分钟平均数据，如果风速的平 均周期不一致，相应的风速结果也会 不同。 风速的分布。目前比较常用的分析统 计风速分布特点的方法是将风速值离 散化，把不同风速值划分到相应的风 速段（bin），然后分析在测风时间 内不同风速段出现的频率，从而判断 风资源状况。测风时间通常取1年。 风资源评估一般采用weibull分布来 描述风资源分布情况。但需要注意 weibull拟合与实测数值差别较大的 情况。
风速随高度增加而增大的趋势变化曲 线称为风廓线，其变化规律称为风切 变规律。
11
风的描述
5.粗糙度和风切变
地面粗糙度的情况对风资源的分布情况有重要 影响，特别是对测风地点的选择和机组微观选 址有重要意义，在必要时应绘制测风点或机位 周围的粗糙度玫瑰图。
风切变对于风电机组的设计非常重要，例如， 一台风力发电机的轮毂高度为40m，叶轮直径 为40m，则叶轮扫风面最上端（60m高度）的风 速可达9.3m/s，最下端（20m高度）的风速为 7.7m/s，这就意味着叶轮扫风面承受巨大的压 力差。
右图为气流流过单位面积截面时的功率随风速 变 化 情 况 。 在 风 速 为 8m/s 时 ， 风 功 率 密 度 为 314W/m2 ； 在 风 速 为 16m/s 时 ， 风 功 率 密 度 为 2509W/m2。
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风的描述
4.风向
风向: 风的来向 表示方法:
− 方位表示法(16个方位) − 度数表示法(0°～360°)
（4）极大风速，指在给定的时间段内，瞬时风速的最大值。
4
风的描述 1.风速 国际上大多数国家采用的风速数据主 要是10分钟平均数据，如果风速的平 均周期不一致，相应的风速结果也会 不同。 风速的分布。目前比较常用的分析统 计风速分布特点的方法是将风速值离 散化，把不同风速值划分到相应的风 速段（bin），然后分析在测风时间 内不同风速段出现的频率，从而判断 风资源状况。测风时间通常取1年。 风资源评估一般采用weibull分布来 描述风资源分布情况。但需要注意 weibull拟合与实测数值差别较大的 情况。
风速随高度增加而增大的趋势变化曲 线称为风廓线，其变化规律称为风切 变规律。
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风的描述
5.粗糙度和风切变
地面粗糙度的情况对风资源的分布情况有重要 影响，特别是对测风地点的选择和机组微观选 址有重要意义，在必要时应绘制测风点或机位 周围的粗糙度玫瑰图。
风切变对于风电机组的设计非常重要，例如， 一台风力发电机的轮毂高度为40m，叶轮直径 为40m，则叶轮扫风面最上端（60m高度）的风 速可达9.3m/s，最下端（20m高度）的风速为 7.7m/s，这就意味着叶轮扫风面承受巨大的压 力差。
风资源评估
风资源评估1. 引言风资源评估是指对某个区域的风能资源进行评估和分析，以确定该区域适不适合开展风能利用项目。
正确评估风能资源的可利用程度对于风能产业的发展至关重要。
本文将介绍风资源评估的基本概念、评估方法和数据分析技术，同时还将提供一些风资源评估的实际案例。
2. 风资源评估的基本概念风资源评估是指通过一定的方法和手段来测量、分析和估计某个区域的风能资源密度、分布和可利用程度。
在进行风资源评估之前，需要确定评估的区域范围、评估的时间段和评估的目的。
风资源评估的基本概念包括：2.1 风能资源密度风能资源密度是指单位时间内单位面积的风能量，通常以W/m²或kWh/m²表示。
通过测量风能资源密度，可以得到某个区域的风能资源丰度程度，进而判断该区域的风能开发潜力。
2.2 风能资源分布风能资源分布是指某个区域内各个位置点的风能资源密度分布情况。
通过风能资源分布的研究，可以确定该区域中风能资源的空间分布特征，为风能利用项目的设立提供基础数据。
2.3 风能资源可利用程度风能资源可利用程度是指某个区域内风能资源的利用可行性。
根据风能资源的可利用程度，可以估计风能发电的潜在产能，并进行风电项目的可行性评估。
3. 风资源评估方法风资源评估主要依赖于实地观测和数值模拟两种方法。
实地观测方法包括测风塔观测、风速风向测量和流场实验等。
数值模拟方法利用数学模型和计算机仿真技术对风场进行模拟和计算，以预测某个区域的风能资源分布。
常用的数值模拟方法包括CFD模拟、气象模型和统计学方法等。
4. 数据分析技术风资源评估离不开大量的气象观测数据和风速风向数据。
为了准确评估风能资源，需要对这些数据进行分析和处理。
常用的数据分析技术包括：4.1 数据质量控制对观测数据进行质量控制是保证数据可靠性的关键步骤，常用的质量控制方法包括数据修补和异常值剔除。
4.2 数据处理和插值对于风速风向数据，常常需要对其进行插值，以得到某个区域内的风能资源分布情况。