風(fēng)資源評(píng)估知識(shí)

1、風(fēng)資源評(píng)估相關(guān)知識(shí) 廣東明陽(yáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 二、風(fēng)電機(jī)組選型 三、宏觀與微觀選址 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 1.風(fēng)是怎么形成的？ 太陽(yáng)輻射造成地球表明受熱不均，引起 大氣層壓力分布不均，壓力的分布不均，導(dǎo) 致大氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生的風(fēng)。 大氣的運(yùn)動(dòng)主要有大氣環(huán)流和局地環(huán)流 兩種。 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 2.風(fēng)資源評(píng)估的一些基本概念（術(shù)語(yǔ)） 平均風(fēng)速 風(fēng)廓線(xiàn) 年平均風(fēng)速分布 湍流 極端風(fēng)速 風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖 風(fēng)功率密度 風(fēng)能密度 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 平均風(fēng)速 大氣隨時(shí)間和空間是隨機(jī)變化的，對(duì)于風(fēng)電行業(yè) 來(lái)說(shuō)我們關(guān)注的是大氣沿水平方向的運(yùn)動(dòng)。 風(fēng)速（水平風(fēng)速）：

2、單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向 上移動(dòng)的距離。 平均風(fēng)速-一定時(shí)間段內(nèi)風(fēng)速變化的平均值，其 計(jì)算公式為 ： 年平均風(fēng)速Vave-以年為時(shí)間單位的風(fēng)速變化 的平均值。 dttV t t 2 1 )( tt 1 V 12 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 風(fēng)廓線(xiàn) 因?yàn)闅怏w的粘性及地表粗糙度的不同，風(fēng)速沿高度方 向是變化的，其變化符合一定的規(guī)律。 目前常用表征風(fēng)廓線(xiàn)分布規(guī)律的有對(duì)數(shù)律分布和指數(shù) 律分布兩種，IEC 61400采用的是指數(shù)律分布。 指數(shù)律分布：指數(shù)律分布：對(duì)數(shù)律分布：對(duì)數(shù)律分布： V(Z) Z高度處風(fēng)速 Z 距地面高度 Zr 參考高度 風(fēng)切變指數(shù) V(Z) Z高度處風(fēng)速 Z 距

3、地面高度 Zr 參考高度 Zo 地表面粗糙長(zhǎng)度 )( )( )( rr Z Z ZV ZV )/ln( )/ln( )( )( 0 0 ZZ ZZ ZV ZV rr 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 年平均風(fēng)速分布 年平均風(fēng)速分布：一年內(nèi)不同風(fēng)速累積小時(shí)數(shù)。 （一種統(tǒng)計(jì)分析方法） 表征年平均風(fēng)速分布的有威布爾分布曲線(xiàn)、瑞 利分布曲線(xiàn)和概率密度曲線(xiàn)等方式。 威布爾分布： 式中： k形狀參數(shù)（shape parameter） C尺度參數(shù)(scale parameter) )/(exp1)(P W k CVV 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 瑞利分布： （瑞利分布是威布爾分布的取k=2的一個(gè)特例） 概率密度曲線(xiàn)： )

4、2/(exp1)(P 2 Rave VVV )/(exp)()(p 1 W kk CV C V C k V 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 湍流 短時(shí)間（風(fēng)資源評(píng)估中一般取10分鐘）內(nèi)的風(fēng)速波動(dòng)。 湍流強(qiáng)度： 式中： 風(fēng)速相對(duì)于10min平均風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)方差 V10min平均風(fēng)速 湍流產(chǎn)生原因主要有兩個(gè)： 1.當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，由于地形地貌差異（例如山峰、森林） 造成的與地表的“摩擦”； 2.由于空氣密度差異和氣溫變化的熱效應(yīng)導(dǎo)致空氣氣團(tuán) 垂直運(yùn)動(dòng)。 VI/ 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 極端風(fēng)速 較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)給定取樣時(shí)間下風(fēng)速的最大值。 風(fēng)電行業(yè)表征極端風(fēng)速的方式有最大風(fēng)速和極大風(fēng)速兩種。

5、 最大風(fēng)速-給定時(shí)段內(nèi)的10分鐘平均風(fēng)速的最大值。 極大風(fēng)速-給定時(shí)段內(nèi)的瞬時(shí)（一般取3s均值）風(fēng)速的 最大值。 風(fēng)電行業(yè)通常所說(shuō)的50年一遇極端風(fēng)速是基于歷史統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)得出的一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)值，這其中引入了概率的概念。 例如： 設(shè)計(jì)等級(jí)為IEC III類(lèi)的機(jī)組，就是在50年內(nèi)，50年（N） 一遇極端風(fēng)速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖 風(fēng)向玫瑰圖-在極坐標(biāo)圖上繪出給定地在一年中各種 風(fēng)向出現(xiàn)的頻率。因圖形與玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰 圖。 風(fēng)能玫瑰圖-在極坐標(biāo)圖上繪出給定地在一年中各方 向風(fēng)能值的統(tǒng)計(jì)圖。 風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)能玫瑰圖

6、在我們后期微觀選址中是非 常有用的。 0? 22.5? 45? 67.5? 90? 112.5? 135? 157.5? 180? 202.5? 225? 247.5? 270? 292.5? 315? 337.5? 0% calm 8% 16% 24% 0? 22.5? 45? 67.5? 90? 112.5? 135? 157.5? 180? 202.5? 225? 247.5? 270? 292.5? 315? 337.5? 8% 16% 24% 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 風(fēng)功率密度 與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的功率。 式中： Dwp平均風(fēng)功率密度； n 在設(shè)定時(shí)段內(nèi)的記錄數(shù)； 空氣密

7、度； i第i次記錄的風(fēng)速值。 n i iv n 1 3 WP )( 2 1 D 一、風(fēng)資源評(píng)估基礎(chǔ)知識(shí) 風(fēng)能密度 在設(shè)定時(shí)段與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的能量。 式中： DWE風(fēng)能密度； m 在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的記錄數(shù)； 空氣密度； j 第j次記錄的風(fēng)速； tj第j次記錄風(fēng)速發(fā)生時(shí)間 m j j j t v 1 3 WE )( 2 1 D 1.風(fēng)機(jī)選型的依據(jù)-IEC標(biāo)準(zhǔn) 二、 其中： Vave-長(zhǎng)年代（代表年）平均風(fēng)速； Vref-參考風(fēng)速，即50年一遇最大風(fēng)速； Iref 、 I15 -平均風(fēng)速在15m/s區(qū)間的湍流強(qiáng)度特征值 二、 在風(fēng)電場(chǎng)選型之前，我們需要確定風(fēng)電場(chǎng)的 等級(jí)，再選擇合適等級(jí)

8、的機(jī)組。 機(jī)型選擇的一般原則： 1.風(fēng)電機(jī)組等級(jí)應(yīng)高于或等于風(fēng)電場(chǎng)等級(jí)； 2.盡量選用單機(jī)容量較大的機(jī)組； 3.盡量選用較大的葉輪直徑； 4.陸上風(fēng)機(jī)應(yīng)選擇較高的塔架，海上則相反。 三、宏觀與微觀選址 宏觀選址 風(fēng)電場(chǎng)宏觀選址即風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址選擇。是在一個(gè)較大 的地區(qū)內(nèi)，通過(guò)對(duì)若干場(chǎng)址的風(fēng)能資源和其它建設(shè)條件 的分析和比較，確定風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)地點(diǎn)、開(kāi)發(fā)價(jià)值、開(kāi) 發(fā)策略和開(kāi)發(fā)步驟的過(guò)程，是企業(yè)能否通過(guò)開(kāi)發(fā)風(fēng)電場(chǎng) 獲取經(jīng)濟(jì)利益的關(guān)鍵所在。 影響宏觀選址的因素有：風(fēng)能資源（最主要影響因 素）和其它相關(guān)氣候條件、地形和交通運(yùn)輸、工程地質(zhì)、 接入系統(tǒng)、海洋水文（海上風(fēng)機(jī)）、社會(huì)政治和經(jīng)濟(jì)技 術(shù)因素。 三、宏觀

9、與微觀選址 宏觀選址基本原則 1）、風(fēng)能資源豐富，風(fēng)能質(zhì)量好 2）、符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)發(fā)展規(guī)劃 3）、滿(mǎn)足聯(lián)網(wǎng)要求 4）、具備交通運(yùn)輸和施工安裝條件 5）、保證工程安全 6）、滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的要求 7）、滿(mǎn)足投資回報(bào)要求 三、宏觀與微觀選址 備選場(chǎng)址的確定 在一個(gè)較大范圍內(nèi)，如全國(guó)或一個(gè)省，一個(gè)縣 或一個(gè)電網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)，確定幾個(gè)可能建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的區(qū) 域。 尋找備選場(chǎng)址的途徑：已建風(fēng)電場(chǎng)周?chē)幌驅(qū)?業(yè)部門(mén)或?qū)I(yè)人員咨詢(xún)；國(guó)家風(fēng)能資源分布圖 對(duì)較小范圍（如一個(gè)省或是市縣），我們就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主風(fēng)向平行的隘 口和峽谷）來(lái)進(jìn)行場(chǎng)址的選取了。當(dāng)然我們也可以 利用CFD工具來(lái)進(jìn)行模擬。

10、三、宏觀與微觀選址 在前面我們主要考慮的是風(fēng)能資源大小， 我們還必須考慮： 土地的可用性 地形地貌、地質(zhì) 交通運(yùn)輸 電網(wǎng)情況 初步確定測(cè)風(fēng)塔的位置 以上這些工作就需要我們進(jìn)行實(shí)地考察。 三、宏觀與微觀選址 考察風(fēng)能的大小，主要通過(guò)： 咨詢(xún)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)，并搜集相關(guān)氣象資料。 聽(tīng)取當(dāng)?shù)鼐用竦拿枋?察看有無(wú)風(fēng)成地貌 通過(guò)考察以后，綜合風(fēng)能資源和其它建設(shè)條件，排除 那些不具備一項(xiàng)或多項(xiàng)建設(shè)條件的地點(diǎn)，如風(fēng)能很小、接 入系統(tǒng)造價(jià)很高甚至無(wú)法解決等，即可確定若干個(gè)備選場(chǎng) 址，轉(zhuǎn)入下一步工作：風(fēng)能資源測(cè)量。 風(fēng)能資源測(cè)量，參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18709-2002風(fēng)電 場(chǎng)風(fēng)能資源測(cè)量方法 三、宏觀與微觀選址

11、測(cè)風(fēng)需嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對(duì)待。 安裝、檢測(cè)報(bào)告，有人值守，檢修記錄， 一年以上測(cè)風(fēng) 測(cè)風(fēng)完成后，認(rèn)真仔細(xì)評(píng)估，確定項(xiàng)目地 點(diǎn)、范圍和容量 開(kāi)始著手微觀選址及相關(guān)設(shè)計(jì)與勘查 三、宏觀與微觀選址 微觀選址 風(fēng)電機(jī)組具體位置的選擇和確定。 其主要目的是通過(guò)對(duì)若干方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī) 組的布置方案，使風(fēng)電場(chǎng)獲得較好的發(fā)電量，達(dá)到最佳的收益。 風(fēng)電場(chǎng)微觀選址的影響因素有很多，風(fēng)能資源分布情況當(dāng)然是最主 要的，同時(shí)要考慮運(yùn)輸、耕地、林地、墳地、民居、雷達(dá)站、信號(hào)塔、 地質(zhì)情況和損耗等多重因素。 微觀選址的基本原則： 1）根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖，使風(fēng)機(jī)間距滿(mǎn)足發(fā)電量較大，尾流影 響較小為原則。 三、宏觀與微觀選址 2）風(fēng)電機(jī)的布置應(yīng)根據(jù)地形條件，充分利用風(fēng)電場(chǎng)的土地和地形， 恰當(dāng)選擇機(jī)組之間的行距和列距，盡量減少尾流影響，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐?交通運(yùn)輸和安裝條件選擇機(jī)位。 3）考慮風(fēng)電場(chǎng)的送變電方案、運(yùn)輸和安裝條件，力求輸電線(xiàn)路長(zhǎng) 度較短，運(yùn)輸和安裝方便。不宜過(guò)分分散，便于管理，節(jié)省土地，充 分利用風(fēng)力資源。 借鑒國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，掌握基本方法和原則，總結(jié)規(guī)律 三、宏觀與微觀選址 風(fēng)電機(jī)組的布置和發(fā)電量的計(jì)算，一般都借助于WAsP、 WindFarmer、WindSim、WT和WindPR