风能资源评估.ppt

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1、风资源评估龙源(北京)风电工程设计咨询有限公司中国福霖风能工程有限公司1主要内容风的描述风资源评估工具及经验风电项目的可行性研究（第二章）2风的描述1.风速风速——单位时间内空气移动的距离。单位m/s。气象上对风速还作以下定义：（1）平均风速，指空间某一点，在给定的时段内各次观测的风速之和除以观测次数。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

2、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。（4）极大风速，指在给定的时间段内，瞬时风速的最大值。3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

3、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。4风的描述1.风速平均风速随时间变化1）日变化风在一日内有规律的周期变化。该变化体现了由于日夜更替所引起的周期性变化，而不包括因天气形势变化所引起的非周期变化。典型的风速日变化是白天随太阳的升高而风速增大，夜间辐射冷却导致风速减小。2）月变化：一般指一年时段中以月为单位的逐月风速的周期变化。3）季变化：一年中以季为单位的风速的季节变化。4）年变化：常指风速在一年内的变化。一年中最大与最小的差称为年较差。5）年际变化：风速月或年平均在不同

4、年之间的变化。从而了解它的变化大小，趋势等。5风的描述2.空气密度每立方米空气所具有的质量就是空气密度，通常采用单位kg/m3。风力发电机通过把风力转化为作用在叶片上的转矩获得能量，这部分能量取决于流过叶轮的空气的密度，叶轮的扫风面积和风速。因此，空气密度也是决定风能大小的重要因素。流体的动能与流体的质量成正比，因此，空气的动能取决于空气密度，即单位体积的空气质量，也就是说，越“重”的空气能量越大。在标准大气压下，15℃时的每立方米空气重量为1.225kg。6风的描述3.风速与风能风功率密度：与风向垂直的单

5、位面积中风所具有的功率，单位为W/㎡风功率密度公式：P=0.5*ρ*V3风能的大小与气流通过的面积，空气密度和气流速度的立方成正比，因此，在风能计算中，最重要的因素是风速。风速的大小决定着风力发电机把风能转化为电能的多少。风的能量与风速的立方成正比，也就是说，风速增加一倍，风能增加7倍。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。7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

6、法(0°～360°)8风的描述4.风向一般采用风向标测量风在水平平面上的分布情况。风向的分布。目前比较常用的分析统计风向分布特点的方法是将风向值离散化，把不同风向值划分到相应的扇区（sector），然后分析在测风时间内不同扇区出现的频率，从而判断风向分布状况。测风时间通常取1年。风资源评估一般采用风向和风能玫瑰图来描述风能在水平风向上的分布情况。但需要指出的是当风向和风能的主风向不一致时，应以风能玫瑰图为主。9风的描述5.粗糙度和风切变距离地面1000m以上的风况几乎不受地面的影响，但是在大气层的近地面层，

7、风速受到地面摩擦的影响较大。一般来讲，地球表面的粗糙程度越复杂，对风的减速效果越明显。例如，森林和城市对风速影响很大，机场跑道对风的影响相对较小，而水面对风的影响更小，草地和灌木地带对风的影响相对较大。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。10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4

8、0m，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。根据风机的设计规范，风机轮毂高度处的风切变系数不高于0.2.11风的描述6.湍流强度湍流强度计算公式：TI=σ/V在近地层中，气流具有明显的湍流特征。湍流是一种不规则随机流动。其速度有快速的大幅度起伏，并随时间、空间位置而变。在右侧图中，在平均风速相同的条