不同风速推算方法的研究

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1、不同风速推算方法的研究摘要：高度的风速换算有不同的计算方法，选取4种不同风况下的测风数据，采用风廓线法、平均指数法、订正系数法和10m高幂率法四种方法，对各塔不同高度风速进行对比分析计算，发现风廓线法计算精度最高，适用性最好，平均指数法基本能够满足工程所需精度，适用性略差，后两种方法适用性较差，特别是10m高幂率法计算精度不能够满足工程要求。关键词：风速；风切变指数；风能资源评价0引言在风电场设计中，风能资源的评估是一个非常重要的工作，其中拟建轮毂高度处风速的计算则是重中之重。风速评估的准确与否直接决定了风电场功率等级的评定、5

2、0年一遇风速计算等，进而影响机型的选择和发电量的评估，最终影响到风电场项目的经济性评价。因此，能够准确地评估风机处轮毂高度的风速，是件非常有意义的工作。风速随高度变化，形成一个垂直风廓线，随水平的变化，则形成一个水平的风廓线。在风能资源评估工作中，我们比较关心风速随高度的变化情况，也就是垂直风切变。本文将重点讨论不同高度风速的计算，下文中所讲的风切变均为垂直风切变。本文将采用指数关系对于风速的垂直变化情况进行论述分析。1不同风速推算方法的研究摘要：高度的风速换算有不同的计算方法，选取4种不同风况下的测风数据，采用风廓线法、平均指

3、数法、订正系数法和10m高幂率法四种方法，对各塔不同高度风速进行对比分析计算，发现风廓线法计算精度最高，适用性最好，平均指数法基本能够满足工程所需精度，适用性略差，后两种方法适用性较差，特别是10m高幂率法计算精度不能够满足工程要求。关键词：风速；风切变指数；风能资源评价0引言在风电场设计中，风能资源的评估是一个非常重要的工作，其中拟建轮毂高度处风速的计算则是重中之重。风速评估的准确与否直接决定了风电场功率等级的评定、50年一遇风速计算等，进而影响机型的选择和发电量的评估，最终影响到风电场项目的经济性评价。因此，能够准确地评估风

4、机处轮毂高度的风速，是件非常有意义的工作。风速随高度变化，形成一个垂直风廓线，随水平的变化，则形成一个水平的风廓线。在风能资源评估工作中，我们比较关心风速随高度的变化情况，也就是垂直风切变。本文将重点讨论不同高度风速的计算，下文中所讲的风切变均为垂直风切变。本文将采用指数关系对于风速的垂直变化情况进行论述分析。1风切变指数公式在近地层中，风速随高度的变化显著。造成风在近地层中垂直变化的原因有动力因素和热力因素，前者主要来源于地面的摩擦效应，即地面的粗糙度。后者主要表现为与近地层大气垂直稳定度的关系。当大气层结为中性时，湍流将完全

5、依靠动力原因来发展，其计算公式为：2利用风切变指数计算风速的方法利用风切变指数计算特定高度的风速，是非常普遍的方法。有许多人士进行了这方面的研究。朱瑞兆[1]通过对武汉146m铁塔测风数据统计结果分析计算，提出a=0.19较为合适，其他高度风速采用订正系数计算。观测高度是分段的，相对固定，为了计算某一个高度的风速，则可以利用该高度上下两层的风速观测值进行风切变指数的计算，从而反推该高度的风速。也有人通过分析计算，找出不同高度与10m高风速的倍数关系，相应高度的风速乘以相应的倍数即可；由于观测高度的不同，分段计算则会出现不同的风切

6、变指数，为了避免出现几个不同的风切变指数，王有禄等[3]就采用建立了不同高度和两变量之间的一元回归方程，该相关方程的斜率就是测风塔的风切变指数；彭怀午等[4]对风切变进行了更进一步的研究，分别采用全部数据、去除3m/s以下风速数据、分速度段（15±0.5）m/s以及风廓线四种方法进行了风切变指数的对比计算，成果显示利用不同高度的年平均风速计算得到的总风切变指数，具有拟合精度高和反映年平均整体水平的特点。本文将通过两个不同地域的典型测风塔数据对这些方法进行对比分析和研究，以找出这些方法的优缺点。3数据选取形成可利用风能资源原因主要

7、有三种风：高空风、地形风、海陆风和台风。为了充分论证各种方法适用的条件，本文选取了四个典型地区的所利用数据为河北唐山、吉林松原、广东湛江和新疆达坂城，共四座测风塔数据，编号依次为1#，2#，3#和4#，测风塔基本情况见表1。由图1可以看出，1#测风塔70m高度以上风速变化较小，仅为0.2m/s。各高度风速成阶梯状下降，80m高风速较10m高高约2.4m/s。2#测风塔85m高度以上风速变化较小，相差仅为0.1m/s。100m高处的风速比30m高高约1.7m/s；3#测风塔各高度的年平均风速比其他塔高处较多，30m以上风速变化较小

8、，仅为0.7m/s。从测风塔顶层到下层风速变化约1.8m/s；4#测风塔出现了上层风速低于下层风速现象，可以看出60m高度的风速最高，该高度之上的风速反而有所下降，下降约0.1m/s。60m高度的平均风速较10m高度的风速高约1m/s。本文选取这四种不同风况下的