风速分布函数简介
重点讲解风电场风能资源评估方法
风电场风能资源评估方法（GB/T18710-2002）1范围本标准规定了评估风能资源应收集的气象数据、测风数据的处理及主要参数的计算方法、风功率密度的分级、评估风能资源的参考判据、风能资源评估报告的内容和格式本标准适用于风电场风能资源评估。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 18709-2002风电场风能资源测量方法3定义本标准采用下列定义。
3.1风场wind site拟进行风能资源开发利用的场地、区域或范围。
3.2风电场wind farm由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
3.3风功率密度wind power density与风向垂直的单位面积中风所具有的功率。
3.4风能密度wind energy density在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的能量。
3.5风速wind speed空间特定点的风速为该点周围气体微团的移动速度。
3.6平均风速average wind speed给定时间内瞬时风速的平均值，给定时间从几秒到数年不等3.7最大风速maximum wind speed10 min平均风速的最大值。
3.8极大风速extreme wind speed瞬时风速的最大值。
3.9风速分布wind speed distribution用于描述连续时限内风速概率分布的分布函数。
3.10威布尔分布Weibulldistribution经常用于风速的概率分布函数，分布函数取决于两个参数，控制分布宽度的形状参数和控制平均风速分布的尺度参数。
3.11瑞利分布Rayleigh distribution经常用于风速的概率分布函数.分布函数取决于一个调节参数，即控制平均风速分布的尺度参数。
注:瑞利分布是形状参数等于2的威布尔分布。
3.12日变化diurnalvariation以日为基数发生的变化。
风电场风速分布及风速功率曲线分析
布，并进行对比，结果表明 Weibull 分布更能准 确拟合此风电场风速分布实际情况。 本文利用国内某风电场实测风电机输出功率 与风速数据，通过对风电机输出功率与风速关系 的拟合，验证了幂函数可以近似表示风速在切入 风速到额定风速之间时风速与功率的关系。最后 利用拟合出的风速功率曲线计算实际风速对应的 功率值并与实测风速功率数据进行对比，结果表 明可以由风速功率拟合结果结合风速预测值给出 风电场未来出力情况，可以为风电场及电网调度 人员提供有效信息。
实际应用中的风轮机和发电机的输出特性不 完全等同于上述公式。这是因为风速较低时受风 轮机的设计限制，而风速较高时又受到发电机的 设计限制。大部分风力机在一段风速范围内的输 出功率是不变的。 用数学公式表示就是： 0 ≤ v ≤ vi 0 vi ≤ v ≤ vr f P (v ) P (v ) = (8) vr ≤ v ≤ vc Pr 0 v > vc 式中： P (v ) 为风力机出力；Pr 为风力机额定输出功 率； vi 为风轮机启动风速，也称切入风速； vr 为 风轮机额定功率风速，也称额定风速； vc 为风轮 机停机风速， 也称截止风速； f P (v ) 为风速在 vi 到 vr 之间时，风力机输出功率与风速关系，简称输 出特性。 有几种常用的函数可以近似表示风速在切入 风速到额定风速之间时风力机的输出特性，例如 线性函数，二次函数和三次函数。 2.2 风电机输出特性的拟合 设 实测的风力机的输出功率与风速 序列 为 (( P ( P2 , V2 )、 …、 ( Pn , Vn )) 服从幂函数： 1 ,V1 )、 (9) 其中 f P (v ) 为风速在切入风速到额度风速之 间时风力机的输出功率； v 为风速(m/s)。
1 风电场风速概率分布
风速的数字模型。
在风力发电模拟系统中，风场模拟是一个关键环节，虽然通常认为风场符合Weibull 分布(三参数)，但它并不能很好的反映实际风场;后来提出了四参数混合模型,该模型弥补Weibull 分布的缺点，但其参数的估计计算相当繁琐；针对实验室模拟风场，提出了一种计算简便的风速数学模型，该模型将自然风速分为基本风速、阵风、缓慢变化风速和噪声风速4部分组成。
1、基于Weibull 双参数分布的模拟风场的算法根据实验测出的风速数据，经过假设检验，得出风速r 符合Weibull 双参数分布，其概率密度为k C v k e Cv C k v f )(1)()(--= 其中，k 为形状参数，是一个无因次量;C 为尺度参数，其量纲与速度相同。
与上式等价的风速的分布函数为 k C v e dv v f v F )(01)()(-∞+-==⎰2、风速数学模型 为了较精确地描述风能的随机性和间歇性的特点，风速变化的时空模型原则上通常用以下4 种成分来模拟: 基本风速wb V 、阵风wg V 、缓慢变化风速wr V 和噪声风速wn V2.1 基本风速它在风力机正常运行过程中一直存在，基本上反映了风电场平均风速的变化，风力发电机向系统输送的额定功率的大小也主要由基本风来决 定。
可将风电场测风所得的Weibull 分布参数近似确定，即)11(kR V wb +Γ⨯=一般认为基本风速不随时间变化，因而可以取常数。
b wb K V =2.2 阵 风为描述风速突然变化的特性，可用阵风来模拟，在该时间段内风速具有余弦特性，在电力系统动态稳定分析中，特别是在分析风力发电系对电网电压波动的影响时，通常用它来考核在较大风速变化情况下的动态特性（电压波动特性）。
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=+<<⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--gg g g g V T T t T T T t G wg 111max 0 2cos 12π其他其中，ma x G 为阵风峰值；g T 为阵风周期；g T 1为阵风开始时间；t 为时间。
风电场风速概率Weibull分布的参数估计研究
风电场风速概率Weibull分布的参数估计研究杨富程;韩二红;王彬滨;刘海坤;黄博文【摘要】风电场风速概率分布是描述风能特征的主要指标,其准确程度直接影响风电场风能资源的评估结果.主要介绍了两参数威布尔分布的极大似然估计法、最小二乘估计法和WASP估计法3种风速概率分布参数的估计方法.通过对四川广元地区低风速区域测风塔实测数据分析,结果表明,极大似然估计法与实测数据统计结果最为接近,拟合效果良好;Weibull参数c、k存在相对较为明显的季节变化;尺度参数c值随高度呈现幂指数形式,形状参数k值随高度呈现二次函数形式变化特征,在80～90 m高度左右,曲线出现拐点,k值取得最大值.【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】7页(P264-269,299)【关键词】Weibull分布;概率分布;形状参数;尺度参数;参数估计【作者】杨富程;韩二红;王彬滨;刘海坤;黄博文【作者单位】四川电力设计咨询有限责任公司,610041,成都;四川电力设计咨询有限责任公司,610041,成都;四川电力设计咨询有限责任公司,610041,成都;四川电力设计咨询有限责任公司,610041,成都;四川电力设计咨询有限责任公司,610041,成都【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言随着世界工业经济的快速发展，化石能源燃烧排放出的大量温室气体导致全球气候发生巨大变化，已经严重危害到人类生存环境和健康安全[1]。
因此，可再生能源已成为解决能源与环境问题的主要途径之一，其中风力发电相比其它形式的可再生能源，因具有技术较为成熟、成本相对较低、对环境影响小等优势，成为世界各国大力发展可再生能源关注的重点之一[2]。
国家能源局在新能源“十三五”规划中提出“至2020年，我国风电装机容量将达到2.1亿kW以上，风电价格与煤电上网电价相当”。
同时，伴随着IV类复杂地形区域风资源相对较差及风电上网补贴电价不断下降的状况，准确评估风电场的经济性尤为关键。
风能资源统计与计算——威布尔(Weibull)分布
风能资源统计与计算——威布尔（Weibull）分布
来源：作者：佚名发布时间： 2008-8-27 13:29:15
关于风速的分布，国外有过不少的研究，近年来国内也有探讨。
风速分布一般均为正偏态分布，一般说，风力愈大的地区，分布曲线愈平缓，峰值降低右移。
这说明风力大的地区，一般大风速所占比例也多。
如前所述，由于地理、气候特点的不同，各种风速所占的比例有所不同。
通常用于拟合风速分布的线型很多，有瑞利分布、对数正态分布、 分布、双参数威布尔分布、三参数威布尔分布等，也可用皮尔逊曲线进行拟合。
但威布尔分布双参数曲线，普遍认为适用于风速统计描述的概率密度函数。
图13：威布尔分布双参数曲线。
风电场风速分布及风速功率曲线分析
牟聿强，王秀丽 (西安交通大学电气工程学院，陕西 西安 710049)
摘 要：本文利用国内某风电场实测风速数据以及实测单 台风电机输出功率与风速数据， 对风电场风速概率分布及 风电机输出功率与风速关系进行了拟合。通过用 Weibull 分 布和 Rayleigh 分布分 别拟 合风 速概 率分布 ，表 明 Weibull 分布能更准确表达此风电场风速分布实际情况。 通过对风电机输出功率与风速关系的拟合， 验证了幂函数 可以近似表示当风速在切入风速到额定风速之间时风速 与功率的关系。 将拟合出的风速功率关系用于实际风电场 并与实测数据进行对比， 结果表明利用拟合出的风速功率 关系与预测的风速相结合可以给出未来时间内该风机的 出力情况。 关键词：风速；功率；分布；拟合
图 4 数据二的风速功率关系及拟合示意图
即风速在切入风速与额定风速之间时风力机 出力为： f P (v) = 60.22(v − 4.0)1.174 v ∈ (4. 0,13.0) 样本相关系数为：0.9935 图 5 为由数据三的风速功率进行拟合的结果 示意。
图 5 数据三的风速功率关系及拟合示意图
1
0 引言
风能是太阳能的一种转化形式，是一种重要 的自然能源。风能以其蕴量巨大，具有可再生性 和无污染的优点，得到各国的重视和开发利用。 风力发电是风能利用的最重要形式[1]。 评估风电场的风能资源情况，是开发风力发 电项目的基础工作。 其中风速概率分布是体现1风 能资源统计特性的最重要指标之一，是在风电场 规划和并网技术研究中所必须的重要参数。用于 拟合风速概率分布的模型很多，有 Rayleigh 分布 [2][3] 、Weibull 分布[2][3][4]、Lognormal 分布[5]等， 其中双参数 Weibull 分布模型应用最为广泛。文 献 [3] 针 对 几十个气象站 实测的风速 值 ，利用 Weibull 分布拟合其概率分布，得出良好的结果。 文献[4]分别用 Weibull 分布和 Lognormal 分布拟 合二十多个气象站实测风速值，均满足要求，但 在绝大数地方 Weibull 分布拟合的更好。 风力机输出功率与风速的关系曲线是风力机 的一个重要参数，结合功率风速关系曲线和预测 的风速，风电场及电网运行调度人员可得到未来 时间段内的风电场出力情况。有几种函数可以近 似表示风速在切入风速到额定风速之间时风力机 功率与风速关系，例如线性函数、二次函数、和 三次函数[1][6]。 本文利用国内某风电场实测风速数据，分别 用 Weibull 分布和 Rayleigh 分布拟合风速概率分
风力发电机标准IEC中文版
IEC61400-1第三版本2005-08风机-第一分项：设计要求1.术语和定义1.1声的基准风速acoustic reference wind speed标准状态下（指在10m高处，粗糙长度等于0.05m时），8m/s的风速。
它为计算风力发电机组视在声功率级提供统一的根据。
注：测声参考风速以m/s表示。
1.2年平均annual average数量和持续时间足够充分的一组测试数据的平均值，用来估计均值大小。
用于估计年平均的测试时间跨度应是一整年，以便消除如季节性等非稳定因素对均值的影响。
V annual average wind speed1.3年平均风速ave基于年平均定义的平均风速。
1.4年发电量annual energy production利用功率曲线和在轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。
假设利用率为100%。
1.5视在声功率级apparent sound power level在测声参考风速下，被测风力机风轮中心向下风向传播的大小为1pW点辐射源的A—计权声级功率级。
注：视在声功率级通常以分贝表示。
1.6自动重合闸周期auto-reclosing cycle电路发生故障后，断路器跳闸，在自动控制的作用下，断路器自动合闸，线路重新连接到电路。
这过程在约0.01秒到几秒钟内即可完成。
1.7可利用率（风机）availability在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的小时数与这一期间内总小时数的比值，用百分比表示。
1.8锁定（风机）blocking利用机械销或其它装置，而不是通常的机械制动盘，防止风轮轴或偏航机构运动，一旦锁定发生后，就不能被意外释放。
1.9制动器（风机）brake指用于转轴的减速或者停止转轴运转的装置。
注：刹车装置利用气动，机械或电动原理来控制。
1.10严重故障（风机）catastrophic failure零件或部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受到威胁。
利用10m高度风速推算风机轮毂高度平均风功率密度
利用10m高度风速推算风机轮毂高度平均风功率密度王志春;丁凌云;黄天宋;植石群【摘要】Based on the data from 27 meteorological observing towers over South China for one year, it is found that the average wind power density index is less than the three-fold wind speed index. The variation law between annual mean wind and shape parameter with height and a new method for estimating the average wind energy density at different heights are discussed. The results show that the average relative error of this method is 9.6%, which provides references for computing the wind power density so to estimate the variation of wind energy with height for the stations without gradient wind observation.%通过对华南地区27个测风塔为期1年的铁塔观测资料进行分析,发现平均风功率密度指数值均小于3倍的平均风速指数值,利用平均风速和形状参数随高度的变化的经验公式,推导出由10 m 风速资料推算风机可能的轮毂高度的平均风功率密度的新方法,应用该方法对现有铁塔资料进行交互拟合分析,其平均相对误差9.6％,可为无梯度测风观测站点由10 m高度风速的频率分布推算风机可能的轮毂高度平均风功率密度提供参考.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2012(040)004【总页数】5页(P680-684)【关键词】风功率密度;指数律;风资源评估;形状参数【作者】王志春;丁凌云;黄天宋;植石群【作者单位】广东省气候中心,广州510080;中山大学化学与化学工程学院,广州510275;广东省惠来县气象局,惠来515200;广东省气候中心,广州510080【正文语种】中文引言风能作为可再生的清洁能源受到人们的普遍关注，我国也先后进行过多次全国风资源普查，但都是基于10 m高度的气象站资料。
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● 韦伯分布 概率密度函数：()1()(),0,,0k
v k c k v f v e v k c c c
--=
≥> 累计分布函数：()0()1k
v c
F v v e
-≤=-
式中：x 为随机变量，c 为比例参数（scale parameter ），k 为形状参数（shape parameter ）
● Gamma 分布
()1()exp v v f v ααβαβ
-⎛⎫=-
⎪Γ⎝⎭
MATLAB 实现：
彰武的weibull分布拟合结果（逐年数据拟合）①以0.5m/s为组距
Dec 2.6205 1.5180 1.6710 0.9836 1.91449 1.2363 4.7080 0.9648
✓密集城市高层建筑屋顶风资源评估大纲
①introduction
介绍风资源评估的手段，城市建筑风能利用的潜力，有哪些人做了研究（可列表）
②method
介绍用到的方法与公式，主要集中在风速分布的不同模型密度函数与累计函数，然后是参数的估计方法，然后是拟合的检验方法。
2.1 weibull distribution; gamma distribution; ….Distribution; beta distribution; wakepy distribution
2.2 maximum likelihood method
2.3 Chi-square error 和R2检验的原理、公式，结果的含义
③results
3.1 逐年，逐月，总计的各种分布函数参数估计的值，及图（2~3个左右的图或表）；参数跟平均风速的关系（经验公式）
3.2 风速分析，逐月的平均风速+平均风向日分布曲线（12张图或者2张图）
3.3 风向分析（玫瑰图）
3.4 湍流强度分析（一到两张图）
3.5 most energy-carrying wind speed analysis（公式和计算结果图表）
●用韦伯分布进行风能密度估计
●。