风资源评估总体介绍概要

风资源评估介绍
一、风的测量
风的测量包括风向测量和风速测量 风向测量：测量风的来向 风速测量：测量单位时间内空气在水平方向上所移动的距
离
1、风力等级 （1）蒲福风力等级表
（2）风级与风速的关系
1）已知风级求风速 vN=0.1+0.824N1.505 N------风级数 vN------N级风的平均风速(米/秒) 2）已知风级最大风速 vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.56 3）已知风级最小风速 vNmin=0.824N1.505-0.56
风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间 序列进行分析，估算出该区域的风能资源储量，并对其 风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。
全国风能区划
全国风能区划
风向玫瑰图
风玫瑰图是根据气象站观测得到的风能资料数据，绘
制而成的图，因该图形状像玫瑰花朵，故称之为“风玫
瑰”。
风玫瑰图分：风向玫瑰图和风速玫瑰图。
湍流强度 指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性。
风电场的湍流特征很重要，因为它对风电机组性能和寿命 有直接影响，当湍流强度大时，会减少输出功率，还可能 引起极端荷载，最终削弱和破坏风电机组。
IT值在0.10或以下表示湍流相对较小，中等程度湍流的IT 值为0.10～0.25，更高的IT值表明湍流过大。
三、数据收集
定位原则： 1 测风塔安装位置应具有代表性
不能在风场海拔最高处， 如山顶，也不能放在风场
中间。
1）测风塔安装点应在风电场中有代表性，并且周围开阔；
2）测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况 有负面影响，选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法 避开，则要求测风点距离与单个 障碍物距离应大于障碍物 高度的3倍；与成排障碍物距离应大于障碍物高度的10倍以 上；
对风电场而言，要求湍流强度IT 值不超过0.25。
（2）风功率密度 1）风能
以速度v自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量， 即获得的功率W。
W ( Av) ( v2 ) 1 Av3
22
2）风功率密度
气流垂直通过单位截面积的风能。
ρ为空气密 度
W 1 v3
2
例1：已知某风力发电机组风轮直径为40m，其风能利用系数K是 0.45，求在风速是10m/s时该风力发电机组风轮输出功率是多少？ （空气密度取ρ=1.2kg/m³）
3、额定风速Vr（设计风速） 风力机达到额定功率输出时规定的风速。
4、切入风速Vc 风力发电机开始发电时，轮毂高处的最低风速。（通
常为3~4m/s）
5、切出风速Vs 风力发电出功率 7、风力发电机功率 指风力发电机的输出功率
风速玫瑰图：表示风速的大小和风速发生频率。（风速计）
风向玫瑰图：表示风向和风向的频率。（风向标）
风向频率：一定时间内各种风向出现的次数所占观察次数 的百分比。
可以确定主导风向，机组排列垂直于主导风向。
风向16个方位
风向玫瑰图
每一间隔代表风向频率5％ 中心圆圈内的数字代表静风的频率
例：某风场测得年平均风速不超过4m/s的风速频率为20%，而不小 于25m/s风速频率为5%，求年平均风速在4-25m/s区间内的有效风速 时数是多少？
向的频率。
风速随高度的变化
风速随高度增加而增大，推荐用幂定律拟合，得到风切变指数。根 据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高
度的风速。
α为风切变指数
例：已知某地测风在Z120m高度处 的风速v1为23m/s，则在Zn10m高 处的风速是多少（地表粗糙指数α 取0.1）
风速日变化
2、风能资源的计算
（1）风资源评估 风：空气的流动现象。常指空气相对地面的水平运动，是一个矢量,用
风向和风速表示。 风速：单位时间内空气移动的距离。通常指单位时间内空气的水平位
移，空气运动速度的取值，一般有以下两种：瞬时风速，相对于无限 小的时段，即某一瞬间的阵风速度；平均风速，相对于有限时段，通 常指2、10分钟等的平均情况。我国要求建设风电场，当地10m高处年 平均风速在6m/s。 风向：风的来向为风向。风向观测是用16个方位或0°—360°数值来 表示。静风用“C”表示。
2 测风塔数量应满足风能资源评估要求，并依据风场地形复杂 程度而定。
测量参数 风速测量
V 2 ()
2
风能：以速度V自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，
即获得的功率P。
P (VA) ( V 2 ) 1 AV 3
22
ρ为空气密 度
风功率密度：气流垂直通过单位截面积的风能。 P
1 V 3
2
风向频率：一定时段内某一个风向出现的频率与该时段内所
出现的各种风向（风速）的总频率之比的百分率称为某个风
P 1 v2
2
3、风能密度等级及划分
二、风力机的特性参数
1 风能利用系数Cp
风力机从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用 系用Cp表示
2、叶尖速比λ 为了表示风轮运行速度的快慢，用叶片的叶尖圆周速度与
风速之比来衡量，称为叶尖速比λ
2Rn R
VV
叶尖速比与风轮效率密切相关，只要风力发电机没有超速， 运转处于较高叶尖速比状态下的风力发电机风轮具有较高 效率。
例2：某台风力发电机组在6m/s风速时输出功率为60kW，当风速为 12m/s时该风力发电机组输出功率是多少？
例3：某风力发电机组，其年有效风时数为7000h,风力发电机实际工 作系数为0.92，该机平均输出功率是额定功率750KW的30%，求该 机型的年发电量。
某地年平均风速为7.5m/s，空气密度ρ为1.2kg/m3，求作 用在物体上的风压p？若风轮扫描风轮扫掠面积A=100m2， 则风功率W为多少？
一般，近地层白天午后最大， 14时左右达到最大，夜间和清晨最 小，6时左右风速最小；上层白天午后风小，夜间风大；风的日变 化幅度，晴天比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。 海上：白天风速小，夜间风速大。
风速年变化
一般，北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；我国大部份地 区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风最大。