风能资源分析和评估

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1、风能资源分析和评估中国电力科学研究院陈默子2006.1.91主要内容1.风能资源1.1风的形成1.2风的测量1.3风能资源评估的参考判据1.4风的特性2.复杂地形对风特性的影响2.1概述2.2粗糙度2.3障碍物2.4地形信息3.风电场风能资源分析与评估方法3.1基本方法3.2WindPro对象介绍3.3风资源数据的获得3.4风资源分布图3.5尾流计算3.6发电量计算3.7风电场项目发电损失和误差2大气环流：风是由太阳的热辐射和地球自转的作用，在大范围内产生的气流流动。季风环流：由于海陆差异、行星风带的季节转化及地形特征

2、引起的，盛行风向（气压系统）有明显的季节变化。局地环流：由于地球上局地因子的影响，区域性的气流也可以改变全球气流的状况，从而产生局地性的气流流动。1.风能资源1.1风的形成3大气环流：气压梯度力地球绕太阳转，地球表面受热不均，增热程度随纬度增高而降低，温差引起大气层空气压力不均衡。北半球空气向北流动。地球自转偏向力北半球，气流向右（向东）偏转；地球偏向力在赤道为零，随着纬度的增高而增大，在极地达到最大。1.风能资源1.1风的形成41.风能资源大气环流：大气环流在地球自转偏向力的作用下,形成三圈环流环流圈伸曲高度：赤道最

3、高，中纬度次之，极地最低赤道~纬度30°N环流圈纬度30°~60°N环流圈纬度60°~90°N环流圈1.1风的形成5季风环流海陆分布的作用：海洋热容量远大于陆地冬季：陆地比海洋冷，大陆气压高于海洋；气压梯度力：大陆->海洋，西北风；夏季：陆地比海洋热，陆地气压低于海洋；气压梯度力：海洋->大陆。地球上5个风带，南北半球对称，北半球3个风带；夏季均向北移动、冬季则向南移动；冬季西风带的南缘地带在夏季可以变成东风带。地形特征引起典型：青藏高原，冬夏温度相对周围地区变化大。1.风能资源1.1风的形成6局地环流海陆风：由大陆与

4、海洋温差转变引起海岸附近以一日为周期的海陆风，形成原因与季风相同，但以日为周期，范围小，势力弱。山谷风：山地附近山坡与周围空气受热不同形成白天，山坡接受太阳光热多，被加热的暖空气不断上升，而谷底上空相对较冷的空气则下沉补充，形成山谷风环流。晚间山坡降温快，于是又形成了相反的环流。1.风能资源1.1风的形成71.风能资源测量位置测量位置的代表性所选测量位置的风况应基本代表该风场的风况；测量位置附近应无高大建筑物、树木等：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；测量位置应在风场

5、主风向的上风向；测量位置数量，依地形复杂程度而定。1.2风的测量81.风能资源测量参数风速测量10min平均风速，用于风能资源计算；小时平均风速，通过10min平均风速获得；极大风速,3秒采样一次的最大值，用于安全计算风向测量与风速同步采集16个扇区气温每小时采样一次并纪录大气压每小时采样一次并纪录1.2风的测量91.风能资源风玫瑰图表示各种风向出现的频率1.2风的测量101.风能资源风玫瑰图1.2风的测量111.风能资源测量仪器测风仪：风速传感器风向传感器数据采集器（保存不低于3个月，低温）大气温度计大气压力计测量仪

6、器应经过校准1.2风的测量121.风能资源测量设备的安装测风塔结构和基础，应能承受30年一遇最大风力冲击表面应防盐雾腐蚀1.2风的测量测风塔一处两处以上测风塔高度不低于轮毂高度不低于轮毂高度；10m整数倍测风仪数量应有3层至少2层测风仪位置10m高度；轮毂中心高度；10m高度整数倍10m高度；轮毂中心高度；其余10m高度整数倍131.风能资源IEC61400-12安装要求1.2风的测量141.风能资源风功率密度，蕴含风速、风速分布和空气密度的影响，是风场的综合指标风向频率及风能密度方向分布风速的日变化和年变化湍流强度0

7、.10较小,0.10~0.25中等,>0.25过大。极大风速（每3s采样一次的最大的风速值）低气温（气温低于-30）其他，雷电、电线结冰、沙暴、盐雾1.3风能资源评估的参考判据151.风能资源平均风功率密度和有效风功率密度平均风功率密度：设定时段内的逐小时风功率密度的平均值1.3风能资源评估的参考判据第i次记录的风速(m/s)空气密度(kg/m3)有效风功率密度：风速只计切入风速到切除风速之间的16风功率密度等级表风功率密度等级10m高度30m高度50m高度风功率密度w/m2年平均风速参考值m/s风功率密度w/m2年平

8、均风速参考值m/s风功率密度w/m2年平均风速参考值m/s1<1004.4<1605.1<2005.62100-1505.1160-2405.9200-3006.43150-2005.6240-3206.5300-4007.04200-2506.0320-4007.0400-5007.55250-3006.4400-4807.45