第2章-风能资源测量与评估ppt课件.ppt

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1、风力发电场第2章风能资源测量与评估（教学课件）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风速计定义：测量大气气流速度的装置。种类：旋转式风速计、声学风速计、压力式风速计、散热式风速计、激光式风速计等。旋转式风速计分为：风杯式和螺旋桨叶片式。2.1风能资源测量仪器及其工作原理1风杯式风速计在风力的作用下风杯（3-4个咖啡勺状小碗）绕轴（竖立的支撑柱）旋转。

2、风杯将风的压力转化成旋转的扭矩，再由风速计内部的转换器将扭矩转化成电信号，然后通过电缆传输到记录仪器。在此过程中风杯的转速和风速在一定范围内呈线性关系（正比）。2.1风能资源测量仪器及其工作原理1风杯式风速计主要考察的技术指标:起始风速和距离常数起始风速：风速计开始旋转的最小风速。要求起始风速在1m/s以下。距离常数：平均风速与时间常数的乘积。时间常数：风速计对风速的“响应时间”，风速计在经过一个风速的突然变化后恢复到63%的均衡速度所需的最短时间。2.1风能资源测量仪器及其工作原理1风杯式风速

3、计风杯式风速计最常用的是三杯式风速计。技术指标见表2-1。表2-1风杯式风速计的技术指标2.1风能资源测量仪器及其工作原理1风杯式风速计风杯式风速计优点是：结构形式简单，故障率低，保养费用低，经济实惠。风杯式风速计缺点是：十字风杯具有惯性，启动时，风速小时无响应，强阵风过后由于惯性的作用，其运转一段时间后才能停下，这样会高估阵性风的风速，（产生的平均误差约为10%）；且只能测量水平方向的风。2.1风能资源测量仪器及其工作原理2螺旋桨风速计由螺旋桨和支撑它的水平轴组成，水平轴尾部的叶片起到了对风的

4、作用。与风杯式风速计相同，螺旋桨风速计产生于风速成正比的电信号，以此实现对风速的测量和记录。2.1风能资源测量仪器及其工作原理2螺旋桨风速计螺旋桨风速计的基本规格表2-2螺旋桨风速计的基本规格2.1风能资源测量仪器及其工作原理3超声波风速计超声波风速计是利用超声波时差法来实现风速的测量。由四个四面体构成，每个四面体角上设置了一个超声波发送器和接收器。其中一个向另外三个传感器发送超声波，在风的作用下导致声音延时到达另外一个传感器，电子测定仪就是通过这种延时来测定水平方向和竖直方向的风速。2.1风能

5、资源测量仪器及其工作原理超声波风速计在测量水平方向风速的同时可附带测量竖直方向的风速。由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷，因此测量精度高，能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用，若采用抗腐蚀材料制造超声波风速计，可进一步降低日常维护费用。因此它将是机械式风速仪的强有力替代品。由于此风速计敏感度高，因此成本高，需配备加热设备以保证设备不受冰雪天气影响。2.1风能资源测量仪器及其工作原理4皮托（普朗特）管风速计皮托管风速计由一个带直角弯角的短管和压力测量设备组成，弯管垂直置于流体

6、中，出口正对来流方向。当流体（气体）流至弯管时无法继续向前流动，此时测量的压力为停滞压强（即总压力）。2.1风能资源测量仪器及其工作原理4皮托（普朗特）管风速计伯努利方程式中V——流体的速度；——停滞压力或总压力；——静态压力；——流体的密度。由上式可以求得流体速度为2.1风能资源测量仪器及其工作原理4皮托（普朗特）管风速计皮托管风速计技术指标表2-3皮托管的技术指标2.1风能资源测量仪器及其工作原理5热线式风速计将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散

7、热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。散热的速率与风速的二次方根呈线性关系。2.1风能资源测量仪器及其工作原理5热线式风速计热线式风速计分旁热式和直热式两种。旁热式——锰铜丝（电阻温度系数为零）直热式——铂丝（可直接测量热线本身温度）当风速发生较小变化时，金属探针温差大，易于检测，因此热线式风速计在小风速时灵敏度较高，适于对小风速的测量。2.1风能资源测量仪器及其工作原理5热线式风速计热线式风速计分辨率：优点：热线式风速计具有良好的响应能力，时间常数为几十毫秒，用于大气湍流

8、和农业气象测量。缺点：受环境影响较大，空气中杂志沉积在金属探针，影响测量特性，引起误差，降低测量频率；环境温度过高会引起测量误差。2.1风能资源测量仪器及其工作原理2.1.2风向计风向计是一种测定风向的显示仪器。风向计有风向袋、风信鸡、风向标等几种。2.1风能资源测量仪器及其工作原理2.1.3大气温度传感器由传感导体、防护盘和接口设备组成。常见元件还有热敏电阻，电阻热探器和半导体。2.1风能资源测量仪器及其工作原理2.1.4大气压力传感器大气压力传感器是通过利用电压效应产生电压信号，并转化成标准