風資源評估介紹講解課件

風資源評估介紹風資源評估介紹1一、風的測量風的測量包括風向測量和風速測量風向測量：測量風的來向風速測量：測量單位時間內(nèi)空氣在水平方向上所移動的距離一、風的測量風的測量包括風向測量和風速測量21、風力等級

（1）蒲福風力等級表1、風力等級

（1）蒲福風力等級表3（2）風級與風速的關(guān)系1）已知風級求風速vN=0.1+0.824N1.505N------風級數(shù)vN------N級風的平均風速(米/秒)2）已知風級最大風速vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.563）已知風級最小風速vNmin=0.824N1.505-0.56（2）風級與風速的關(guān)系1）已知風級求風速4（1）風資源評估風：空氣的流動現(xiàn)象。常指空氣相對地面的水平運動，是一個矢量,用風向和風速表示。風速：單位時間內(nèi)空氣移動的距離。通常指單位時間內(nèi)空氣的水平位移，空氣運動速度的取值，一般有以下兩種：瞬時風速，相對于無限小的時段，即某一瞬間的陣風速度；平均風速，相對于有限時段，通常指2、10分鐘等的平均情況。我國要求建設(shè)風電場，當?shù)?0m高處年平均風速在6m/s。風向：風的來向為風向。風向觀測是用16個方位或0°—360°數(shù)值來表示。靜風用“C”表示。2、風能資源的計算（1）風資源評估2、風能資源的計算5風能：以速度V自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲得的功率P。風功率密度：氣流垂直通過單位截面積的風能。風向頻率：一定時段內(nèi)某一個風向出現(xiàn)的頻率與該時段內(nèi)所出現(xiàn)的各種風向（風速）的總頻率之比的百分率稱為某個風向的頻率。ρ為空氣密度風能：以速度V自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲6風速隨高度的變化

風速隨高度增加而增大，推薦用冪定律擬合，得到風切變指數(shù)。根據(jù)風切變指數(shù)和儀器安裝高度測得的風速可以推算出近地層任意高度的風速。

α為風切變指數(shù)例：已知某地測風在Z120m高度處的風速v1為23m/s，則在Zn10m高處的風速是多少（地表粗糙指數(shù)α取0.1）風速隨高度的變化α為風切變指數(shù)例：已知某地測風在Z120m高7

風速日變化

一般，近地層白天午后最大，14時左右達到最大，夜間和清晨最小，6時左右風速最??；上層白天午后風小，夜間風大；風的日變化幅度，晴天比陰天大，夏天比冬天大，陸地比海洋大。海上：白天風速小，夜間風速大。

風速年變化

一般，北半球中緯度地區(qū)，冬季最大，夏季最??；我國大部份地區(qū)春季是冷暖空氣交替時期，所以春季風最大。風速日變化一般，近地層白天午后最大，14時左8風能資源評價：通過對某一區(qū)域的風速、風向觀測時間序列進行分析，估算出該區(qū)域的風能資源儲量，并對其風能資源多寡、質(zhì)量和分布狀況作出判斷、評價。風能資源評價：通過對某一區(qū)域的風速、風向觀測時間序列進行分析9全國風能區(qū)劃

全國風能區(qū)劃10全國風能區(qū)劃

全國風能區(qū)劃11風向玫瑰圖風玫瑰圖是根據(jù)氣象站觀測得到的風能資料數(shù)據(jù)，繪制而成的圖，因該圖形狀像玫瑰花朵，故稱之為“風玫瑰”。風玫瑰圖分：風向玫瑰圖和風速玫瑰圖。風速玫瑰圖：表示風速的大小和風速發(fā)生頻率。（風速計）風向玫瑰圖：表示風向和風向的頻率。（風向標）風向頻率：一定時間內(nèi)各種風向出現(xiàn)的次數(shù)所占觀察次數(shù)的百分比?？梢源_定主導風向，機組排列垂直于主導風向。風向玫瑰圖12風向16個方位風向16個方位13風資源評估介紹講解課件14風向玫瑰圖

每一間隔代表風向頻率5％

中心圓圈內(nèi)的數(shù)字代表靜風的頻率

風向玫瑰圖

每一間隔代表風向頻率5％

中心圓圈內(nèi)的數(shù)字代表15風資源評估介紹講解課件16例：某風場測得年平均風速不超過4m/s的風速頻率為20%，而不小于25m/s風速頻率為5%，求年平均風速在4-25m/s區(qū)間內(nèi)的有效風速時數(shù)是多少？

例：某風場測得年平均風速不超過4m/s的風速頻率為20%，而17湍流強度指風速、風向及其垂直分量的迅速擾動或不規(guī)律性。風電場的湍流特征很重要，因為它對風電機組性能和壽命有直接影響，當湍流強度大時，會減少輸出功率，還可能引起極端荷載，最終削弱和破壞風電機組。IT值在0.10或以下表示湍流相對較小，中等程度湍流的IT值為0.10～0.25，更高的IT值表明湍流過大。對風電場而言，要求湍流強度IT值不超過0.25。湍流強度18（2）風功率密度1）風能

以速度v自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲得的功率W。2）風功率密度氣流垂直通過單位截面積的風能。

ρ為空氣密度（2）風功率密度ρ為空氣密度19例1：已知某風力發(fā)電機組風輪直徑為40m，其風能利用系數(shù)K是0.45，求在風速是10m/s時該風力發(fā)電機組風輪輸出功率是多少？（空氣密度取ρ=1.2kg/m3）例2：某臺風力發(fā)電機組在6m/s風速時輸出功率為60kW，當風速為12m/s時該風力發(fā)電機組輸出功率是多少？例3：某風力發(fā)電機組，其年有效風時數(shù)為7000h,風力發(fā)電機實際工作系數(shù)為0.92，該機平均輸出功率是額定功率750KW的30%，求該機型的年發(fā)電量。例1：已知某風力發(fā)電機組風輪直徑為40m，其風能利用系數(shù)K是20某地年平均風速為7.5m/s，空氣密度ρ為1.2kg/m3，求作用在物體上的風壓p？若風輪掃描風輪掃掠面積A=100m2，則風功率W為多少？某地年平均風速為7.5m/s，空氣密度ρ為1.2kg/m3，213、風能密度等級及劃分

3、風能密度等級及劃分

22二、風力機的特性參數(shù)1風能利用系數(shù)Cp風力機從自然風能中吸取能量的大小程度用風能利用系用Cp表示二、風力機的特性參數(shù)1風能利用系數(shù)Cp232、葉尖速比λ為了表示風輪運行速度的快慢，用葉片的葉尖圓周速度與風速之比來衡量，稱為葉尖速比λ葉尖速比與風輪效率密切相關(guān)，只要風力發(fā)電機沒有超速，運轉(zhuǎn)處于較高葉尖速比狀態(tài)下的風力發(fā)電機風輪具有較高效率。2、葉尖速比λ葉尖速比與風輪效率密切相關(guān)，只要風力發(fā)電機沒有243、額定風速Vr（設(shè)計風速）風力機達到額定功率輸出時規(guī)定的風速。4、切入風速Vc

風力發(fā)電機開始發(fā)電時，輪轂高處的最低風速。（通常為3~4m/s）5、切出風速Vs風力發(fā)電機正常運行的最大風速。3、額定風速Vr（設(shè)計風速）256、風力機功率指風力機軸的輸出功率7、風力發(fā)電機功率指風力發(fā)電機的輸出功率6、風力機功率26三、數(shù)據(jù)收集定位原則：1測風塔安裝位置應(yīng)具有代表性1）測風塔安裝點應(yīng)在風電場中有代表性，并且周圍開闊；2）測風塔安裝點靠近障礙物如樹林或建筑物等對分析風況有負面影響，選擇安裝點時應(yīng)盡量遠離障礙物。如果沒法避開，則要求測風點距離與單個障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的3倍；與成排障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的10倍以上；2測風塔數(shù)量應(yīng)滿足風能資源評估要求，并依據(jù)風場地形復雜程度而定。不能在風場海拔最高處，如山頂，也不能放在風場中間。三、數(shù)據(jù)收集定位原則：不能在風場海拔最高處，如山頂，也不能放27測量參數(shù)風速測量10min平均風速，用于風能資源計算； 小時平均風速，通過10min平均風速獲得；極大風速,3秒采樣一次的最大值，用于安全計算。風向測量 與風速同步采集16個扇區(qū)氣溫每小時采樣一次并紀錄大氣壓每小時采樣一次并紀錄測量參數(shù)28測風塔定位地形在風機位置和最近的測風塔之間建議的最大距離簡單地形，如：非常平坦，只有一些粗糙的變化2公里較復雜的地形，如：起伏的山巒或者粗糙的表面（如森林）1公里非常復雜的地形，如：山脊0.5公里測風塔定位地形在風機位置和最近的測風塔簡單地形，如：非常平坦29要求：具有30年以上規(guī)范的測風記錄，且連續(xù)性較好有同期的測風數(shù)據(jù)，且與測風塔同期數(shù)據(jù)相關(guān)性較好靠近風場，且與風場地形條件相似四周較開闊參考站點選擇要求：參考站點選擇30用各月的風速（或風功率密度）日變化曲線圖和全年的風速（或風功率密度）日變化曲線圖，與當?shù)赝诘碾娋W(wǎng)日負荷曲線對比；風速（或風功率密度）年變化曲線圖，與當?shù)赝诘碾娋W(wǎng)年負荷曲線對比，兩者相一致或接近的部分越多越好，表明風電場發(fā)電量與當?shù)刎摵上嗥ヅ?，風電場輸出電力的變化接近負荷需求的變化。風速的日變化和季節(jié)變化要小。各高度風速和風功率密度月、日變化及其平均狀況用各月的風速（或風功率密度）日變化曲線圖和全年的風速（或風功31注：風功率密度蘊含風速、風速頻率分布和空氣密度的影響，是風電場風能資源的綜合指標。風功率密度等級達到或超過3級風況的風電場才具有開發(fā)價值。注：風功率密度蘊含風速、風速頻率分布和空氣密度的影響，是風電32風電場內(nèi)機組位置的排列取決于風能密度的方向分布和地形的影響。在風能玫瑰圖上最好有一個明顯的主導風向，或兩個方向接近相反的主風向。在山區(qū)主風向與山脊走向垂直為最好。風向頻率和風能密度的方向分布風玫瑰圖表示各種風向出現(xiàn)的頻率。

風電場內(nèi)機組位置的排列取決于風能密度的方向分布和33表5風力機等級的基本參數(shù)

50年一遇最大風速決定風機等級表5風力機等級的基本參數(shù)50年一遇最大風速決34THEENDTHEEND35風資源評估介紹風資源評估介紹36一、風的測量風的測量包括風向測量和風速測量風向測量：測量風的來向風速測量：測量單位時間內(nèi)空氣在水平方向上所移動的距離一、風的測量風的測量包括風向測量和風速測量371、風力等級

（1）蒲福風力等級表1、風力等級

（1）蒲福風力等級表38（2）風級與風速的關(guān)系1）已知風級求風速vN=0.1+0.824N1.505N------風級數(shù)vN------N級風的平均風速(米/秒)2）已知風級最大風速vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.563）已知風級最小風速vNmin=0.824N1.505-0.56（2）風級與風速的關(guān)系1）已知風級求風速39（1）風資源評估風：空氣的流動現(xiàn)象。常指空氣相對地面的水平運動，是一個矢量,用風向和風速表示。風速：單位時間內(nèi)空氣移動的距離。通常指單位時間內(nèi)空氣的水平位移，空氣運動速度的取值，一般有以下兩種：瞬時風速，相對于無限小的時段，即某一瞬間的陣風速度；平均風速，相對于有限時段，通常指2、10分鐘等的平均情況。我國要求建設(shè)風電場，當?shù)?0m高處年平均風速在6m/s。風向：風的來向為風向。風向觀測是用16個方位或0°—360°數(shù)值來表示。靜風用“C”表示。2、風能資源的計算（1）風資源評估2、風能資源的計算40風能：以速度V自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲得的功率P。風功率密度：氣流垂直通過單位截面積的風能。風向頻率：一定時段內(nèi)某一個風向出現(xiàn)的頻率與該時段內(nèi)所出現(xiàn)的各種風向（風速）的總頻率之比的百分率稱為某個風向的頻率。ρ為空氣密度風能：以速度V自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲41風速隨高度的變化

風速隨高度增加而增大，推薦用冪定律擬合，得到風切變指數(shù)。根據(jù)風切變指數(shù)和儀器安裝高度測得的風速可以推算出近地層任意高度的風速。

α為風切變指數(shù)例：已知某地測風在Z120m高度處的風速v1為23m/s，則在Zn10m高處的風速是多少（地表粗糙指數(shù)α取0.1）風速隨高度的變化α為風切變指數(shù)例：已知某地測風在Z120m高42

風速日變化

一般，近地層白天午后最大，14時左右達到最大，夜間和清晨最小，6時左右風速最?。簧蠈影滋煳绾箫L小，夜間風大；風的日變化幅度，晴天比陰天大，夏天比冬天大，陸地比海洋大。海上：白天風速小，夜間風速大。

風速年變化

一般，北半球中緯度地區(qū)，冬季最大，夏季最小；我國大部份地區(qū)春季是冷暖空氣交替時期，所以春季風最大。風速日變化一般，近地層白天午后最大，14時左43風能資源評價：通過對某一區(qū)域的風速、風向觀測時間序列進行分析，估算出該區(qū)域的風能資源儲量，并對其風能資源多寡、質(zhì)量和分布狀況作出判斷、評價。風能資源評價：通過對某一區(qū)域的風速、風向觀測時間序列進行分析44全國風能區(qū)劃

全國風能區(qū)劃45全國風能區(qū)劃

全國風能區(qū)劃46風向玫瑰圖風玫瑰圖是根據(jù)氣象站觀測得到的風能資料數(shù)據(jù)，繪制而成的圖，因該圖形狀像玫瑰花朵，故稱之為“風玫瑰”。風玫瑰圖分：風向玫瑰圖和風速玫瑰圖。風速玫瑰圖：表示風速的大小和風速發(fā)生頻率。（風速計）風向玫瑰圖：表示風向和風向的頻率。（風向標）風向頻率：一定時間內(nèi)各種風向出現(xiàn)的次數(shù)所占觀察次數(shù)的百分比?？梢源_定主導風向，機組排列垂直于主導風向。風向玫瑰圖47風向16個方位風向16個方位48風資源評估介紹講解課件49風向玫瑰圖

每一間隔代表風向頻率5％

中心圓圈內(nèi)的數(shù)字代表靜風的頻率

風向玫瑰圖

每一間隔代表風向頻率5％

中心圓圈內(nèi)的數(shù)字代表50風資源評估介紹講解課件51例：某風場測得年平均風速不超過4m/s的風速頻率為20%，而不小于25m/s風速頻率為5%，求年平均風速在4-25m/s區(qū)間內(nèi)的有效風速時數(shù)是多少？

例：某風場測得年平均風速不超過4m/s的風速頻率為20%，而52湍流強度指風速、風向及其垂直分量的迅速擾動或不規(guī)律性。風電場的湍流特征很重要，因為它對風電機組性能和壽命有直接影響，當湍流強度大時，會減少輸出功率，還可能引起極端荷載，最終削弱和破壞風電機組。IT值在0.10或以下表示湍流相對較小，中等程度湍流的IT值為0.10～0.25，更高的IT值表明湍流過大。對風電場而言，要求湍流強度IT值不超過0.25。湍流強度53（2）風功率密度1）風能

以速度v自由流動的氣流每秒鐘在面積A上獲得的能量，即獲得的功率W。2）風功率密度氣流垂直通過單位截面積的風能。

ρ為空氣密度（2）風功率密度ρ為空氣密度54例1：已知某風力發(fā)電機組風輪直徑為40m，其風能利用系數(shù)K是0.45，求在風速是10m/s時該風力發(fā)電機組風輪輸出功率是多少？（空氣密度取ρ=1.2kg/m3）例2：某臺風力發(fā)電機組在6m/s風速時輸出功率為60kW，當風速為12m/s時該風力發(fā)電機組輸出功率是多少？例3：某風力發(fā)電機組，其年有效風時數(shù)為7000h,風力發(fā)電機實際工作系數(shù)為0.92，該機平均輸出功率是額定功率750KW的30%，求該機型的年發(fā)電量。例1：已知某風力發(fā)電機組風輪直徑為40m，其風能利用系數(shù)K是55某地年平均風速為7.5m/s，空氣密度ρ為1.2kg/m3，求作用在物體上的風壓p？若風輪掃描風輪掃掠面積A=100m2，則風功率W為多少？某地年平均風速為7.5m/s，空氣密度ρ為1.2kg/m3，563、風能密度等級及劃分

3、風能密度等級及劃分

57二、風力機的特性參數(shù)1風能利用系數(shù)Cp風力機從自然風能中吸取能量的大小程度用風能利用系用Cp表示二、風力機的特性參數(shù)1風能利用系數(shù)Cp582、葉尖速比λ為了表示風輪運行速度的快慢，用葉片的葉尖圓周速度與風速之比來衡量，稱為葉尖速比λ葉尖速比與風輪效率密切相關(guān)，只要風力發(fā)電機沒有超速，運轉(zhuǎn)處于較高葉尖速比狀態(tài)下的風力發(fā)電機風輪具有較高效率。2、葉尖速比λ葉尖速比與風輪效率密切相關(guān)，只要風力發(fā)電機沒有593、額定風速Vr（設(shè)計風速）風力機達到額定功率輸出時規(guī)定的風速。4、切入風速Vc

風力發(fā)電機開始發(fā)電時，輪轂高處的最低風速。（通常為3~4m/s）5、切出風速Vs風力發(fā)電機正常運行的最大風速。3、額定風速Vr（設(shè)計風速）606、風力機功率指風力機軸的輸出功率7、風力發(fā)電機功率指風力發(fā)電機的輸出功率6、風力機功率61三、數(shù)據(jù)收集定位原則：1測風塔安裝位置應(yīng)具有代表性1）測風塔安裝點應(yīng)在風電場中有代表性，并且周圍開闊；2）測風塔安裝點靠近障礙物如樹林或建筑物等對分析風況有負面影響，選擇安裝點時應(yīng)盡量遠離障礙物。如果沒法避開，則要求測風點距離與單個障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的3倍；與成排障礙物距離應(yīng)大于障礙物高度的10倍以上；2測風塔數(shù)量應(yīng)滿足風能資源評估要求，并依據(jù)風場地形復雜程度而定。不能在風場海拔最高處，如山頂，也不能放在風場中間。三、數(shù)據(jù)收集定位原則：不能在風場海拔最高處，如山頂，也不能放62測量參數(shù)風速測量10min平均風速，用于風能資源計算； 小時平均風速，通過10min平均風速獲得；極大風速,3秒采樣一次的最大值，用于安全計算。風向測量 與風速同步采集16個扇區(qū)氣溫每小時采樣一次并紀錄大氣壓每小