基于风电场风资源评估的风电机组布局优化研究
风力发电场的风资源评估与优化设计
风力发电场的风资源评估与优化设计随着对环境保护意识的增强和对可再生能源的需求不断增加，风力发电成为了一种重要的替代能源形式。
为了确保风力发电场的高效运行，需要对大型风力涡轮发电机的风资源进行评估和优化设计。
本文将就风资源评估的方法、风电场的优化设计等问题进行探讨。
首先，风资源的评估是风力发电场规划和设计的基础。
风资源评估的目标是确定一个特定地点和时间段内的风能潜力。
评估过程通常包括数据收集、数据分析和风能资源估计。
数据收集通常通过设立测风塔、利用测风雷达等手段进行，以获取各种高度的风速、风向、湍流强度等数据。
数据分析主要包括统计学分析、时间序列分析和空间插值等方法，以推断出长期的风能特征。
风能资源的估计可以根据所收集到的数据和分析结果采用各种统计学和工程模型进行。
其次，针对风电场的优化设计，考虑的因素包括风机布置优化、风机容量优化和电网连接优化等。
风机布置优化旨在确定风机的最佳布置方案，以最大程度地利用可用空间并减少风机之间的相互遮挡效应，从而提高风电场的发电效率。
风机容量优化涉及到确定每台风机的最佳额定容量，以实现整个风电场在可用风能潜力下的最大发电量。
电网连接优化则是考虑到风电场的接入能力，选择最佳的电网接入点和电网升级方案，以确保风电场的可靠供电。
另外，风力发电场在优化设计中还需要考虑环境影响的评估和管理。
由于风力发电机的运行会产生一定的环境影响，如噪音、电磁辐射等，需要对其进行评估和管理。
评估包括对风电场周边环境的调查和监测，以确定环境因子的基线数据和对环境的潜在影响。
管理则涉及制定和实施控制措施，以保护周边环境和相关利益相关者的权益。
另外，风力发电场设计中还需要考虑生物多样性保护、土地利用和景观保护等问题。
最后，技术创新对于风力发电场的风资源评估和优化设计也具有重要意义。
随着风力发电技术的不断进步，如更高的塔架和更大的风轮直径，以及智能化控制系统的应用，风资源评估和优化设计的准确性和效率也得到了提高。
风力发电场的风电机组布局与性能优化研究
风力发电场的风电机组布局与性能优化研究随着对可再生能源的需求逐渐增加，风力发电成为一种重要的清洁能源之一。
风力发电场的风电机组布局以及性能优化是保障风力发电可靠性和效率的重要因素。
本文将重点研究风力发电场中的风电机组布局与性能优化的相关问题，并提出一些有效的解决方案。
一、风电机组布局的影响因素1. 风场资源分析：对于风力发电场而言，风场资源是决定其经济性和可行性的关键因素。
因此，在进行风电机组布局的过程中，必须充分考虑风场的资源分布情况，以确保风能的充分利用。
2. 地形条件：地形条件对于风力发电场的风电机组布局有着重要的影响。
不同地形条件下的风流动规律存在差异，因此需要根据地形特点确定最佳的风电机组布局。
3. 风电机组间距：风电机组之间的间距直接影响到风电场的产能和效益。
合理的机组间距能够避免机组之间的相互干扰，从而提高发电效率。
二、风电机组布局的研究方法1. 数值模拟模型：利用数值模拟方法，对风电机组布局进行模拟与研究，可以帮助分析风电场中风场分布规律，并预测风电机组的产能和效益。
数值模拟模型可以通过计算流体力学方法对风力发电场中的风场进行模拟，进而评估不同风电机组布局的优劣。
2. 实地观测与实验研究：通过在实际风电场进行实地观测和实验研究，可以获取实际运行中风电机组布局和性能优化的相关数据。
这些数据可以用于验证数值模拟模型的准确性，并指导风电机组布局与性能优化。
三、优化风电机组布局的策略1. 多参数优化方法：通过引入多个参数进行风电机组布局的优化，例如风场资源利用率、冲击损失、功率曲线平坦度等，可为风电机组布局提供多个考虑因素。
通过多参数优化方法，可以找到最佳的风电机组布局，以提高整个风力发电场的发电效率。
2. 多目标优化方法：根据不同的目标函数，设计多目标优化方法来优化风电机组布局。
以最大化发电效率、降低成本和减少对环境的影响为目标，通过寻找最优解的方法可以得到不同的优化投资组合。
3. 协同优化方法：风力发电场中的风电机组布局不仅涉及到单个机组的优化问题，还需要考虑到整个风力发电场的协同优化。
风电场布局与风电机组配置优化
风电场布局与风电机组配置优化【引言】风电场布局与风电机组配置是风电项目建设过程中的重要环节，对项目的经济性和运营效益有着直接的影响。
本文将以风电场布局和风电机组配置为主题，分为两个部分进行探讨。
【第一部分：风电场布局】1.1 风资源评估风资源评估是风电场布局的基础工作，通过使用测风塔和数值模型等手段，对风速、风向、风能密度等进行测算和分析，以确定最佳的风电场布局区域。
1.2 环境影响评价风电场的建设和运营会对周边环境产生一定的影响，包括对野生动植物、生态系统、水体质量等方面的影响。
因此，进行环境影响评价是必要的，以确定最佳的布局方案，并采取相应的环境保护措施。
1.3 地形地貌分析地形地貌对风能的分布和利用有着重要影响，通过地形地貌分析可以确定风电机组安装的位置，避免地形起伏、山脉等因素对风能的影响，保证风电机组的正常运行和发电效率。
1.4 布局形式选择根据风电场的规模和地理条件，可以选择不同的布局形式，如单排、双排、多排等。
选择合适的布局形式可以最大程度地提高风能的收集效率和风电场的发电能力。
1.5 输电网接入风电场建设完成后，需要将其接入到电力系统中，通过输电线路将发电的电能输送到用电点。
为了保证电能的稳定和高效输送，需要进行输电网规划设计和连接方式选择等工作。
【第二部分：风电机组配置优化】2.1 机组选择机组的选择是风电场配置的核心问题，根据风速条件、地貌地形、经济性等因素，选择合适的风力发电机组。
常见的机组包括水平轴和垂直轴风力发电机组，根据项目需要进行选择。
2.2 风机容量选择风机容量的选择直接影响到风电场的发电能力和经济效益。
一般来说，大容量的风机具有更高的发电效率，但需要投入较高的建设和运营成本。
综合考虑风能资源、电网接入等因素，确定合适的风机容量。
2.3 机组布置密度机组的布置密度是指单位面积上机组的数量，合理的机组布置密度可以最大限度地利用风能资源，提高发电效率。
通过模拟分析和优化算法，确定最佳的机组布置密度。
风力发电场选址与布局优化设计方法探讨
风力发电场选址与布局优化设计方法探讨风力发电是一种利用风能来产生电力的可再生能源技术。
风力发电场的选址与布局对于项目的成功运营和发展具有重要意义。
本文旨在探讨风力发电场选址与布局的优化设计方法，并对相关问题进行分析和讨论。
首先，风力发电场的选址需要考虑的因素众多，包括风资源条件、土地利用规划、电网接入条件、环境影响等。
其中，风资源条件是选址的主要依据之一。
通常情况下，风能密度较高、风速分布均匀的地区更适合建设风力发电场。
通过利用地理信息系统（GIS）技术，可以进行详细的风资源评估和分析，找出最适合建设风力发电场的地区。
其次，风力发电场的布局设计需要考虑的因素也很多。
首先是风机的布局密度。
一般来说，风机布局应该遵循一定的密度要求，以保证每个风机之间具有良好的相互作用。
同时，还需要考虑风机与周围建筑物、道路、地下设施等的相互影响，以避免产生阻塞效应和振动干扰。
其次是风机的排布方式。
可以采用直线排布、曲线排布、簇排布等不同的方式，根据场地的实际情况进行选择。
同时，还需要考虑风机与电网接入点之间的距离和布线方式，以确保电能传输的效率和稳定性。
在风力发电场选址与布局优化设计过程中，还需要考虑环境影响和周围社区的接受度。
风力发电场的建设可能会对当地生态环境、景观美观性产生一定影响。
因此，在选址和布局过程中，应该尽量选择对环境影响较小的地区，同时与周围社区进行充分沟通和协商，提高项目的可接受度。
此外，可以借助优化算法和模拟仿真技术来辅助风力发电场的选址与布局优化设计。
优化算法可以通过考虑多种因素和约束条件，寻找最优的选址和布局方案。
模拟仿真技术可以帮助预测风力发电场的发电效率、噪音水平等。
通过不断调整参数和模拟结果，可以找到最佳的选址和布局方案。
总之，风力发电场选址与布局优化设计是一个复杂而繁琐的过程，需要考虑多个因素和条件。
通过综合考虑风资源条件、土地利用规划、电网接入条件、环境影响等多个因素，结合优化算法和模拟仿真技术的应用，可以找到最佳的选址和布局方案，提高风力发电场的发电效率和可持续发展能力。
风力发电场选址与布局优化研究
风力发电场选址与布局优化研究随着能源需求的不断增长和对环境污染的担忧，可再生能源逐渐成为世界各国的热门选择。
其中，风力发电作为最具潜力的能源形式之一，受到了广泛关注。
然而，风力发电场的选址与布局优化是一个复杂的问题，需要综合考虑多种因素。
本文将针对这一问题展开研究，以期为风力发电场选址与布局提供科学依据。
首先，风力资源是影响风力发电场选址的关键因素之一。
风力资源的好坏决定了风力发电潜力的大小。
在选址过程中，需要通过测量、模拟和分析等手段，评估潜在区域的风能资源。
常用的指标包括平均风速、风向、风能密度等。
通过分析历史风速数据、地形地貌及气象条件等因素，可以选择具有较高风力资源的区域作为候选选址地。
其次，电网接入是风力发电场选址的重要考虑因素。
风力发电场需要将所发电力量传输到电网，因此电网接入的便利性成为决定选址的重要条件之一。
选址过程中，需要评估选址点到最近输电线路的距离、输电线路的承载能力等因素。
同时，还需要考虑电网配套设施的完备程度，以及电网调度方面的技术要求。
只有确保稳定可靠的电网接入，风力发电场才能发挥其最大的效益。
此外，环境影响评价也是风力发电场选址的重要内容之一。
环境影响评价需要综合考虑风力发电场对周边环境的影响，包括但不限于对鸟类迁徙、生境破坏、景观变化等方面的影响。
在选址过程中，需要充分了解周边生态环境，并利用环境模型和评估方法，量化风电场对环境的潜在影响。
只有兼顾风力发电的经济效益和环境保护，才能实现可持续发展的目标。
此外，社区参与与社会影响评价也是风力发电场选址与布局优化的重要考虑因素之一。
选址过程中，需要征求周边居民、相关利益方和社会组织的意见，并充分考虑其利益诉求。
同时，还需要对风力发电场对社区社会、经济和文化等方面的影响进行评估。
通过社区参与和社会影响评价，并在选址过程中充分沟通与协商，可以减少冲突与阻力，提高项目的可接受性和可持续性。
最后，布局优化是风力发电场选址后的重要环节。
风力发电场的布局与优化设计分析
风力发电场的布局与优化设计分析随着气候变化和能源危机的加剧，人类不断寻求绿色环保的替代能源。
风能作为一种污染少、资源丰富、可再生的能源，被越来越多的人们所重视，风电站也随之水涨船高。
但在风力发电领域，布局和优化设计是至关重要的环节。
本文将着重介绍风电站的布局和优化设计分析，帮助大家更好地了解风电站建设。
1.风力发电机的布局风力发电机的布局有两种基本方式，分别为单排阵列和多排阵列。
1.1.单排阵列单排阵列是风电机在一条水平直线上排列，根据风场的方向，在主要风向上建立单排阵列，可以有效地提高风能的利用效率，同时可以减少切变风的影响，增加电力输出。
但是，建立单排阵列也存在一些问题，比如对于大型或超大型风电机，其旋转半径相对较大，导致单排阵列间距相对较大，利用风场的面积较小，导致空间利用率不高，同时悬挂线路的成本也较高。
1.2.多排阵列多排阵列是指将风力发电机分布在若干条水平直线上，这种布局方式可以有效地提高风能的利用效率，减少空间利用率等问题。
但是，建立多排阵列也存在一些问题，比如难以避免风电机之间的影响，如“阴影效应”和“拥挤效应”等。
2. 风电站的优化设计分析2.1.受影响因素分析风电站的优化设计需要考虑多种因素，比如年平均风速、地形、气候条件、场地条件等。
应当根据这些因素进行分析和优化设计。
2.2.安装高度和转子直径分析风电机的安装高度和转子直径直接影响风能的利用效率。
控制风电机的安装高度和转子直径，可以使之达到最佳利用状态。
2.3.密度分析风电站布局密度的选取也极为重要。
通常情况下，密度较大可以提高风力利用率，但也可能导致“阴影效应”和“拥挤效应”。
因此，需要根据实际情况，结合经验和历史数据进行选择。
2.4.布局模式分析风电站的布局模式也有多种选择，包括直线、三角形、四边型等。
应根据实际情况和经验，选择合适的布局模式，以达到最佳的利用效果。
2.5. 维护和管理分析维护和管理是风电站的基本要求，风电站的布局必须适合维护和管理要求。
风力发电场的预测与优化运行研究
风力发电场的预测与优化运行研究随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式正逐渐受到更多关注。
然而，由于风力发电的不稳定性和不可控性，如何准确预测风速并优化风力发电场的运行成为了一项重要的研究课题。
在风力发电场的预测与优化运行研究中，首先需要考虑的是风速的预测。
通过精确地预测风速，可以更好地规划风力机组的布局和调度，提高风力发电场的发电效率。
常用的预测方法包括基于统计模型的方法、基于数值模拟的方法和基于机器学习的方法。
基于统计模型的方法主要是利用历史风速数据，通过统计分析和数学模型来预测未来的风速情况。
这种方法的优点是计算速度快，缺点是需要有足够的历史数据来建立准确的模型。
基于数值模拟的方法利用气象学模型来模拟风场的流动情况，然后根据模拟结果预测风速。
这种方法的优点是可以考虑到地形和气象因素对风速的影响，但缺点是计算复杂度较高。
而基于机器学习的方法则通过对大量的风速数据进行训练，建立一个能够学习和预测风速的模型。
这种方法的优点是可以根据实时数据快速准确地预测风速，但缺点是对于不同环境和季节的适应性需要不断改进。
除了风速的预测，优化风力发电场的运行也是一个关键的研究方向。
优化运行可以帮助提高风力发电场的发电效率，并减少无用能量的浪费。
常见的优化方法包括发电机组布局优化、负荷调度优化和风机桨叶角度调整优化等。
发电机组布局优化主要关注如何合理布置风力机组以便更好地捕捉风能。
通过考虑地形、风速分布等因素，可以选择最佳的风力机组布局，从而提高发电效率。
负荷调度优化则是通过合理安排不同风力机组的运行状态，使得整个风力发电场的负荷能够得到最佳的分配。
风机桨叶角度调整优化则是根据预测的风速和发电机组的输出特性，实时调整风机的桨叶角度，使其能在最大效率下运行。
此外，风力发电场的预测与优化运行还需要考虑到经济性和环境影响。
经济性方面，除了降低运营成本，还需要考虑风力发电场的建设和维护成本，以及电力市场的竞争情况等因素。
基于风力资源评估的风力发电机组选型与配置策略
基于风力资源评估的风力发电机组选型与配置策略风能是一种清洁、可再生的能源形式，广泛应用于风力发电系统中。
为了充分利用风能资源，确保风力发电机组的高效运行和长期可靠性，风力资源评估是非常重要的。
本文将介绍基于风力资源评估的风力发电机组的选型与配置策略，以帮助您更好地了解如何选择适合的风力发电机组。
首先，进行风力资源评估是选择合适的风力发电机组的基础。
在评估中，需要考虑以下几个关键因素：1. 风力资源的测量与分析：通过安装风速测量设备，对区域内的风力资源进行实时监测和数据采集。
通过对数据的统计分析，确定平均风速、风向变化等参数，评估该地区的风能资源潜力。
2. 地形因素的影响：地形对风力资源的分布和利用有重要影响。
通过数值模型或实地观测，分析地形起伏、地表覆盖等因素对风力资源的影响，并结合地形因素进行风力发电机组选址。
3. 潜在风力发电机组容量的确定：根据风能资源评估结果，结合电网需求和投资预算，确定所需的风力发电机组容量。
这将决定选型的关键参数，如机组风轮直径、额定功率等。
在了解风力资源的基础上，接下来是风力发电机组的选型与配置策略。
以下是一些建议：1. 选择适当的风力发电技术：根据风能资源和现有技术，选择合适的风力发电技术。
常见的技术包括水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。
水平轴风力发电机组在市场上更为成熟和广泛应用，但垂直轴风力发电机组在特定环境下可能有优势。
2. 确定风力发电机组布局：风力发电机组的布局对发电效率和运行可靠性至关重要。
要考虑机组之间的最佳距离，以避免阻挡风能资源，同时优化发电效率。
3. 考虑环境条件对选型的影响：根据安装地的环境条件，如气温、海拔等，选择适合的风力发电机组。
高温和高海拔环境下，机组的风冷系统和散热系统需要特别考虑。
4. 关注风力发电机组的可靠性和维护成本：选型时需考虑风力发电机组的可靠性和维护成本。
经过对多种机型的评估和比较，选择具有较高可靠性和较低维护成本的机组。
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基于风电场风资源评估的风电机组布局优化研究
摘要：风电场实际发电量低于预估发电量是制约风电可持续发展的一个突出问题。
导致该问题的主要原因是在建设某一风电场前，对该风场的风资源评估不精确，以及风电场微观选址的失误造成发电量损失。
另外，获得预装轮毂高度的风
速是风资源评估的前提条件，而实际测风仪器高度很难满足要求。
因此，本文针
对提高风资源评估精度及风电机组布局优化等问题展开深入研究。
关键词：风电场风资源评估；风电机组；布局优化
引言
随着全球经济的迅速发展，人类对能源的产量和质量的要求越来越高。
煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，储量有限，人类终将面临能源短缺的问题，另
一方面，化石能源的过度利用对生态环境造成严重破坏和污染，对人类的生产和
生活构成严重威胁。
针对能源短缺和环境威胁的问题，人类开始大力开发和利用
清洁环保的新能源，如：太阳能、风能、水能、生物质能和地热能等。
其中，风
能具有清洁可再生、分布广、风资源储量丰富等优点，因此对风能进行合理的开
发和利用有利于缓解能源短缺的压力和带来的环境污染问题。
1、风电场风电机组优化布局理论基础
风电场机组布局优化研宄现状风电场机组布局优化对风电场发电能力及经济
效益起着决定性作用，因此国内外学者对其进行了大量的研究｡例如，M〇Setti
学者采用化11此11尾流模型进行风电场尾流风速预测，考虑风电场的投资成本
及发电量，利用遗传算法对风电场进行优化布局，这也是首次有学者将遗传算法
运用于风电场的优化布局｡Grady学者在Mosetti学者的研究基处上，采用改进遗
传算法进行风电场优化布局研宄，获得了比Mosetti更好的优化结果｡RiqUelme学者则以风电场的投资成本最小为最优目标函数，采用可变长度遗传算法对风电场
机组的布局进行优化研究｡Kusiakt%以不同的风向及风速为输入风况，考虑风电场
采用不同型号的风电机组､尾流模型和机组运行维修费用对风电场布局优化进行
了详细的研究｡Wan学者采用实数编码遗传算法以及粒子群优化算法针对风电场
机组的优化布局进行研究｡Chowdhury者采用Frandsen尾流模型进行风电场的布
局研究，考虑了风电机组叶轮直径､风电场风电机组安装台数､风电场机组型号､
风电场占地面积对风电场布局的影响｡Man'a Isabel Blanc〇t64]学者以欧洲某风电
场为研究对象，建模计算了风电场的投资成本，对风电场的经济效益进行了分析，对比了海上和陆地上的风电场不同的投资差异和经济效益｡ElkintontM等通过调试
整个风电场的成本函数模型，使其包含投资成本、运行成本、运维成本等，并测
试了各种不同的优化算法在求解风电场优化问题时的收敛速度和计算精度[1]。
2、考虑尾流效应的风电场风电机组布局优化分析
2.1、尾流效应原理
风从上游风电机组吹向下游风电机组时，上游风电机组会吸收一部分能量用
来发电，根据能量守恒定理，风吹过风电机组后的能量比之前减少了。
风不停地吹，上游风电机组就会不停地对下游风电机组造成影响，即尾流效应[58]。
尾流
效应会使风速下降、湍流增加，导致风功率下降，发电量减少同时威胁着风电机
组的安全运行[2]。
图1为由 Vattenfall 公司提供的海上风电场风电机组的尾流所
形成的云雾，图片相当震撼。
与上游来风相比较，风电机组下游风的能量损失可
能高达20%~30%。
因此，在进行风电机组布局优化时，风电场的尾流效应是必须
要考虑的因素之一，这将是风电场经济收益达到最佳的关键。
图 1 海上风电场风电机组的尾流照片
2.2、尾流效应对风电机组布局优化影响分析
2.2.1、风电场地理环境
河南尉氏 80MW风力发电项目属内陆平原风电场，位于河南省开封市尉氏县
西南侧约 19km 处，在同刘村东北侧约 1km 处。
项目风电场界于北纬34°12′～
34°37′，东经113°52′～114°27′之间，东西长约13km，南北宽约6km，海拔高度
60m～115m之间。
拟建风电场地形较为简单，高差变化较小。
风电机组布置区域为一条呈东～西走向的高台地，较周边区高约 30m。
现场植被覆盖良好，有大片
林地和农田分布。
风电场内部有省级道路和村村通道路连接，场内外交通较为便利。
2.2.2、风电场模型建立
为了定量研究风电机组尾流效应影响程度与风机间距、偏向角之间的关系，
本节建立了 3 种风电场模型。
通过改变风机间距及偏向角，计算每台风电机组及
整个风电场的年净发电量和尾流损失。
将结果绘制成图，探寻规律，从而找到最
佳风机间距和偏向角，使整个风电场的尾流损失最低，年净发电量最高。
模型1—由两台风机组成的风电场模型 1中，两台风机垂直于主导风向排列，1号风机
处于上风向，2号风机处于下风向[3]。
其排布位置如图2所示。
在仿真计算过程中，固定1号风机位置，改变2号风机的位置。
当两台风机的连线与主导风向之
间的偏向角? =0°时（即2号风机处于1 号风机正后方），改变两风机间距horzd，horzd 从 3D 变化到 10D，间隔为 0.5D（D为风轮直径）；此后偏向角? 以每10°增加，从0°增加到80°，在同一偏向角下，风机间距horzd 变化同上。
图 2 模型 1 风机排布示意图
3、模型 1仿真结果与分析
通过 WAsP仿真计算得到在同一偏向角，不同风机间距horzd 时的 1 号风机、2号风机及模拟风电场的年净发电量。
图3为模型1中各风机及风电场年净发电
量随风机间距的变化图。
1号风机的年净发电量变化如图3（a）所示，由图可知：1号风机的年净发电量曲线交织在一起；改变偏向角，年净发电量几乎不受影响；改变风机间距horzd，年净发电量随着horzd 的增大而增大，且变化趋于平缓。
这主要是因为 1 号风机在主导风向的上风向，受尾流影响较小。
（未受尾流效应影
响的情况下，1号风机年发电量应为 7.432GWh）。
图3（b）为2号风机年净发
电量变化图，从图中可知：当偏向角为 40 时，2号风机的年净发电量曲线交织在
一起，改变偏向角和风机间距，年净发电量几乎没有变化。
当偏向角???30 时，
在同一偏向角下，增大风机间距，2 号风机的年净发电量也随之增大，并趋于稳定；在同一风机间距下，偏向角越大，年净发电量越大[4]。
（a）1号风机年净发电量（b）2号风机年净发电量
结束语
在全球风力发电发展规模不断扩大，我国风力发电技术逐渐成熟的发展趋势下。
风电机组的单台发电容量逐渐增大，风电场的安装规模也达到几十甚至上百台，由于风电机组排布而产生的尾流风速和附加湍流强度对风电机组的产能及疲
劳损伤有重要影响。
风电场布局规划作为风电工程项目的前期工程，对项目建设
的成败及经济效益起决定性作用[5]。
参考文献：
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[4]朱晓蕾.基于风资源评估的风电机组设计风速分析[J].科技风，2014（24）：85.
[5]谌玲，许武，刘光远，苏盛.西沙风能资源评估与“五十年一遇”最大风速分析[J].电力建设，2014，35（07）：131-135.。