风力发电场 教学课件 作者 刘永前_ 第2章　风能资源测量与评估.pptx

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1、风力发电场第2章　风能资源测量与评估2.1　风能资源测量仪器及其工作原理2.2　测风塔的结构、地点选择和传感器安装2.3　风能资源评估方法2.4　风能资源评估软件2.1　风能资源测量仪器及其工作原理2.1.1　风速计2.1.2　风向计2.1.3　大气温度传感器2.1.4　大气压力传感器2.1.5　数据记录仪2.1.1　风速计1.风杯式风速计2.螺旋桨风速计3.超声波风速计4.皮托(普朗特)管5.热线式风速计6.激光多普勒风速计7.相位多普勒风速计8.手持式风速计1.风杯式风速计图2-1　风杯式风速

2、计目前应用最为广泛的是风杯式风速计。风杯式风速计的工作原理是让风吹动一个水平装配在柱子上的风轮，风轮由3～4个咖啡勺状的小碗组成，材料通常为工程塑料和金属(铝)材料，如图2-1图2-1风杯式风速计所示。1.风杯式风速计表2-1　风杯式风速计的技术指标2.螺旋桨风速计图2-2　螺旋桨风速计螺旋桨风速计如图2-2所示，由螺旋桨和支撑它的水平轴组成，水平轴尾部的叶片起到对风作用。与风杯式风速计相同，螺旋桨风速计产生与风速成正比的电信号，以此实现风速的测量和记录。2.螺旋桨风速计表2-2　螺旋桨风速计的基

3、本规格3.超声波风速计图2-3　超声波风速计超声波风速计由四个四面体构成，在一个四面体的角上设置了一个超声波发送器和接收器，如图2-3所示，该仪器也装在气象柱上，四个传感器中的每一个向另外三个传感器发送超声波，此时风不仅在水平方向上而且在竖直方向上都传送声波，使得声音相应延时达到下一个传感器，通过这种延时，电子测定仪测量水平方向和竖直方向的风速。图2-4　皮托(普朗特)管4.皮托(普朗特)管4.皮托(普朗特)管表2-3　皮托(普朗特)管风速计的技术指标5.热线式风速计图2-5　热线式风速计6.激光

4、多普勒风速计图2-6　激光多普勒风速计7.相位多普勒风速计相位多普勒风速计如图2-7所示，它是采用高频多普勒声雷达系统(Sodar)，利用雷达原理定时发射声波，接收大气散射回波，记录并处理回波信号。它由信号发生器、高频扬声器监控系统、声波信号接收系统以及数据发送系统等组成。具有不需要测风塔、体积较小、便于移动等优点。图2-7　相位多普勒风速计7.相位多普勒风速计8.手持式风速计图2-8　手持式风速计2.1.2　风向计1.风向袋2.风信鸡3.风向标1.风向袋在野外或没有测量仪器情况下，人们常用飘带或

5、旗子作为风向标。在航空运输和公路运输中经常使用能绕垂直轴作水平旋转的锥形布袋，用以显示风向，如图2-9所示。有风时风吹进袋口，使锥底指示风的去向；布袋的倾角越小，表示风速越大。除了纺织品做的风向标以外，风向传感器还常用金属或者塑料材料。2-9.风向袋1.风向袋风信鸡是应用最广泛的风向标，在许多教堂塔项或者房顶上都能看到，如图2-10所示。风信鸡通常采用轻质金属制成，一方面增强耐用性，另一方面易于精确制造。风向标的形状与重量并不重要，但是，全部重量必须精确地平均分布以保证设备正常运行。除了风信鸡之外

6、，还有各种各样其他的形状。在风向探头上还常常有罗经刻度盘，可以附带显示天空的方向。2.风信鸡2.风信鸡图2-10　风信鸡3.风向标图2-11　风向标2.1.3　大气温度传感器大气温度传感器如图2-12所示，它由传感导体、防护盘和接口设备组成。传感导体通常用铝或者镍制成，常见的元件还有热敏电阻、电阻热探测器(RTDs)和半导体。接口设备或者数据测定器测量出电阻值用于计算实际气温。防护盘用来保护传感导体，避免受到阳光直接辐射。常见的防护盘为多层Gill型。2.1.4　大气压力传感器图2-12　大气温度

7、传感器2.1.4　大气压力传感器图2-13　大气压力传感器2.1.5　数据记录仪数据记录仪(风资源自动记录仪)如图2-14所示，其主要技术参数有：1)采样间隔；2)数据记录间隔；3)数据记录格式；4)数据采集方式；5)无线传输方式；6)记录仪供电方式。图2-14　风资源自动记录仪2.1.5　数据记录仪2.1.5　数据记录仪(1)平均风速(average)。所有测量参数均需计算10min的平均值，这是目前风能测量的标准化时间间隔。除风向外，其余参数的平均值均指所有样本数据的平均值，而风向平均值是一个

8、单位矢量(合成)值。平均值用来生成风速变化性的报告，以及风速和风向的频率分布报告。(2)标准偏差(standarddeviation)。风速和风向需要计算标准偏差值。风速和风向的标准偏差值是考察紊流强度和气流稳定性的指标。同时，标准偏差也可以用于检验平均值的正误。(3)最大值和最小值。风速和温度的最大、最小值是在指定区间内，以2s为采样间隔所得的最大、最小读数，需要每日记录。在记录最大、最小风速的同时，还应记录最大、最小风速所对应的风向。2.2　测风塔的结构、地点选择和传感器安装2