风资源评估介绍讲解课件

风资源评估介绍风资源评估介绍1一、风的测量风的测量包括风向测量和风速测量风向测量：测量风的来向风速测量：测量单位时间内空气在水平方向上所移动的距离一、风的测量风的测量包括风向测量和风速测量21、风力等级

（1）蒲福风力等级表1、风力等级

（1）蒲福风力等级表3（2）风级与风速的关系1）已知风级求风速vN=0.1+0.824N1.505N------风级数vN------N级风的平均风速(米/秒)2）已知风级最大风速vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.563）已知风级最小风速vNmin=0.824N1.505-0.56（2）风级与风速的关系1）已知风级求风速4（1）风资源评估风：空气的流动现象。常指空气相对地面的水平运动，是一个矢量,用风向和风速表示。风速：单位时间内空气移动的距离。通常指单位时间内空气的水平位移，空气运动速度的取值，一般有以下两种：瞬时风速，相对于无限小的时段，即某一瞬间的阵风速度；平均风速，相对于有限时段，通常指2、10分钟等的平均情况。我国要求建设风电场，当地10m高处年平均风速在6m/s。风向：风的来向为风向。风向观测是用16个方位或0°—360°数值来表示。静风用“C”表示。2、风能资源的计算（1）风资源评估2、风能资源的计算5风能：以速度V自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，即获得的功率P。风功率密度：气流垂直通过单位截面积的风能。风向频率：一定时段内某一个风向出现的频率与该时段内所出现的各种风向（风速）的总频率之比的百分率称为某个风向的频率。ρ为空气密度风能：以速度V自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，即获6风速随高度的变化

风速随高度增加而增大，推荐用幂定律拟合，得到风切变指数。根据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高度的风速。

α为风切变指数例：已知某地测风在Z120m高度处的风速v1为23m/s，则在Zn10m高处的风速是多少（地表粗糙指数α取0.1）风速随高度的变化α为风切变指数例：已知某地测风在Z120m高7

风速日变化

一般，近地层白天午后最大，14时左右达到最大，夜间和清晨最小，6时左右风速最小；上层白天午后风小，夜间风大；风的日变化幅度，晴天比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。海上：白天风速小，夜间风速大。

风速年变化

一般，北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风最大。风速日变化一般，近地层白天午后最大，14时左8风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间序列进行分析，估算出该区域的风能资源储量，并对其风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间序列进行分析9全国风能区划

全国风能区划10全国风能区划

全国风能区划11风向玫瑰图风玫瑰图是根据气象站观测得到的风能资料数据，绘制而成的图，因该图形状像玫瑰花朵，故称之为“风玫瑰”。风玫瑰图分：风向玫瑰图和风速玫瑰图。风速玫瑰图：表示风速的大小和风速发生频率。（风速计）风向玫瑰图：表示风向和风向的频率。（风向标）风向频率：一定时间内各种风向出现的次数所占观察次数的百分比。可以确定主导风向，机组排列垂直于主导风向。风向玫瑰图12风向16个方位风向16个方位13风资源评估介绍讲解课件14风向玫瑰图

每一间隔代表风向频率5％

中心圆圈内的数字代表静风的频率

风向玫瑰图

每一间隔代表风向频率5％

中心圆圈内的数字代表15风资源评估介绍讲解课件16例：某风场测得年平均风速不超过4m/s的风速频率为20%，而不小于25m/s风速频率为5%，求年平均风速在4-25m/s区间内的有效风速时数是多少？

例：某风场测得年平均风速不超过4m/s的风速频率为20%，而17湍流强度指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性。风电场的湍流特征很重要，因为它对风电机组性能和寿命有直接影响，当湍流强度大时，会减少输出功率，还可能引起极端荷载，最终削弱和破坏风电机组。IT值在0.10或以下表示湍流相对较小，中等程度湍流的IT值为0.10～0.25，更高的IT值表明湍流过大。对风电场而言，要求湍流强度IT值不超过0.25。湍流强度18（2）风功率密度1）风能

以速度v自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，即获得的功率W。2）风功率密度气流垂直通过单位截面积的风能。

ρ为空气密度（2）风功率密度ρ为空气密度19例1：已知某风力发电机组风轮直径为40m，其风能利用系数K是0.45，求在风速是10m/s时该风力发电机组风轮输出功率是多少？（空气密度取ρ=1.2kg/m³）例2：某台风力发电机组在6m/s风速时输出功率为60kW，当风速为12m/s时该风力发电机组输出功率是多少？例3：某风力发电机组，其年有效风时数为7000h,风力发电机实际工作系数为0.92，该机平均输出功率是额定功率750KW的30%，求该机型的年发电量。例1：已知某风力发电机组风轮直径为40m，其风能利用系数K是20某地年平均风速为7.5m/s，空气密度ρ为1.2kg/m3，求作用在物体上的风压p？若风轮扫描风轮扫掠面积A=100m2，则风功率W为多少？某地年平均风速为7.5m/s，空气密度ρ为1.2kg/m3，213、风能密度等级及划分

3、风能密度等级及划分

22二、风力机的特性参数1风能利用系数Cp风力机从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系用Cp表示二、风力机的特性参数1风能利用系数Cp232、叶尖速比λ为了表示风轮运行速度的快慢，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比λ叶尖速比与风轮效率密切相关，只要风力发电机没有超速，运转处于较高叶尖速比状态下的风力发电机风轮具有较高效率。2、叶尖速比λ叶尖速比与风轮效率密切相关，只要风力发电机没有243、额定风速Vr（设计风速）风力机达到额定功率输出时规定的风速。4、切入风速Vc

风力发电机开始发电时，轮毂高处的最低风速。（通常为3~4m/s）5、切出风速Vs风力发电机正常运行的最大风速。3、额定风速Vr（设计风速）256、风力机功率指风力机轴的输出功率7、风力发电机功率指风力发电机的输出功率6、风力机功率26三、数据收集定位原则：1测风塔安装位置应具有代表性1）测风塔安装点应在风电场中有代表性，并且周围开阔；2）测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况有负面影响，选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法避开，则要求测风点距离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；2测风塔数量应满足风能资源评估要求，并依据风场地形复杂程度而定。不能在风场海拔最高处，如山顶，也不能放在风场中间。三、数据收集定位原则：不能在风场海拔最高处，如山顶，也不能放27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测量参数28测风塔定位地形在风机位置和最近的测风塔之间建议的最大距离简单地形，如：非常平坦，只有一些粗糙的变化2公里较复杂的地形，如：起伏的山峦或者粗糙的表面（如森林）1公里非常复杂的地形，如：山脊0.5公里测风塔定位地形在风机位置和最近的测风塔简单地形，如：非常平坦29要求：具有30年以上规范的测风记录，且连续性较好有同期的测风数据，且与测风塔同期数据相关性较好靠近风场，且与风场地形条件相似四周较开阔参考站点选择要求：参考站点选择30用各月的风速（或风功率密度）日变化曲线图和全年的风速（或风功率密度）日变化曲线图，与当地同期的电网日负荷曲线对比；风速（或风功率密度）年变化曲线图，与当地同期的电网年负荷曲线对比，两者相一致或接近的部分越多越好，表明风电场发电量与当地负荷相匹配，风电场输出电力的变化接近负荷需求的变化。风速的日变化和季节变化要小。各高度风速和风功率密度月、日变化及其平均状况用各月的风速（或风功率密度）日变化曲线图和全年的风速（或风功31注：风功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响，是风电场风能资源的综合指标。风功率密度等级达到或超过3级风况的风电场才具有开发价值。注：风功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响，是风电32风电场内机组位置的排列取决于风能密度的方向分布和地形的影响。在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向，或两个方向接近相反的主风向。在山区主风向与山脊走向垂直为最好。风向频率和风能密度的方向分布风玫瑰图表示各种风向出现的频率。

风电场内机组位置的排列取决于风能密度的方向分布和33表5风力机等级的基本参数

50年一遇最大风速决定风机等级表5风力机等级的基本参数50年一遇最大风速决34THEENDTHEEND35风资源评估介绍风资源评估介绍36一、风的测量风的测量包括风向测量和风速测量风向测量：测量风的来向风速测量：测量单位时间内空气在水平方向上所移动的距离一、风的测量风的测量包括风向测量和风速测量371、风力等级

（1）蒲福风力等级表1、风力等级

（1）蒲福风力等级表38（2）风级与风速的关系1）已知风级求风速vN=0.1+0.824N1.505N------风级数vN------N级风的平均风速(米/秒)2）已知风级最大风速vNmax=0.2+0.824N1.505+0.5N0.563）已知风级最小风速vNmin=0.824N1.505-0.56（2）风级与风速的关系1）已知风级求风速39（1）风资源评估风：空气的流动现象。常指空气相对地面的水平运动，是一个矢量,用风向和风速表示。风速：单位时间内空气移动的距离。通常指单位时间内空气的水平位移，空气运动速度的取值，一般有以下两种：瞬时风速，相对于无限小的时段，即某一瞬间的阵风速度；平均风速，相对于有限时段，通常指2、10分钟等的平均情况。我国要求建设风电场，当地10m高处年平均风速在6m/s。风向：风的来向为风向。风向观测是用16个方位或0°—360°数值来表示。静风用“C”表示。2、风能资源的计算（1）风资源评估2、风能资源的计算40风能：以速度V自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，即获得的功率P。风功率密度：气流垂直通过单位截面积的风能。风向频率：一定时段内某一个风向出现的频率与该时段内所出现的各种风向（风速）的总频率之比的百分率称为某个风向的频率。ρ为空气密度风能：以速度V自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，即获41风速随高度的变化

风速随高度增加而增大，推荐用幂定律拟合，得到风切变指数。根据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高度的风速。

α为风切变指数例：已知某地测风在Z120m高度处的风速v1为23m/s，则在Zn10m高处的风速是多少（地表粗糙指数α取0.1）风速随高度的变化α为风切变指数例：已知某地测风在Z120m高42

风速日变化

一般，近地层白天午后最大，14时左右达到最大，夜间和清晨最小，6时左右风速最小；上层白天午后风小，夜间风大；风的日变化幅度，晴天比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。海上：白天风速小，夜间风速大。

风速年变化

一般，北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风最大。风速日变化一般，近地层白天午后最大，14时左43风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间序列进行分析，估算出该区域的风能资源储量，并对其风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间序列进行分析44全国风能区划

全国风能区划45全国风能区划

全国风能区划46风向玫瑰图风玫瑰图是根据气象站观测得到的风能资料数据，绘制而成的图，因该图形状像玫瑰花朵，故称之为“风玫瑰”。风玫瑰图分：风向玫瑰图和风速玫瑰图。风速玫瑰图：表示风速的大小和风速发生频率。（风速计）风向玫瑰图：表示风向和风向的频率。（风向标）风向频率：一定时间内各种风向出现的次数所占观察次数的百分比。可以确定主导风向，机组排列垂直于主导风向。风向玫瑰图47风向16个方位风向16个方位48风资源评估介绍讲解课件49风向玫瑰图

每一间隔代表风向频率5％

中心圆圈内的数字代表静风的频率

风向玫瑰图

每一间隔代表风向频率5％

中心圆圈内的数字代表50风资源评估介绍讲解课件51例：某风场测得年平均风速不超过4m/s的风速频率为20%，而不小于25m/s风速频率为5%，求年平均风速在4-25m/s区间内的有效风速时数是多少？

例：某风场测得年平均风速不超过4m/s的风速频率为20%，而52湍流强度指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性。风电场的湍流特征很重要，因为它对风电机组性能和寿命有直接影响，当湍流强度大时，会减少输出功率，还可能引起极端荷载，最终削弱和破坏风电机组。IT值在0.10或以下表示湍流相对较小，中等程度湍流的IT值为0.10～0.25，更高的IT值表明湍流过大。对风电场而言，要求湍流强度IT值不超过0.25。湍流强度53（2）风功率密度1）风能

以速度v自由流动的气流每秒钟在面积A上获得的能量，即获得的功率W。2）风功率密度气流垂直通过单位截面积的风能。

ρ为空气密度（2）风功率密度ρ为空气密度54例1：已知某风力发电机组风轮直径为40m，其风能利用系数K是0.45，求在风速是10m/s时该风力发电机组风轮输出功率是多少？（空气密度取ρ=1.2kg/m³）例2：某台风力发电机组在6m/s风速时输出功率为60kW，当风速为12m/s时该风力发电机组输出功率是多少？例3：某风力发电机组，其年有效风时数为7000h,风力发电机实际工作系数为0.92，该机平均输出功率是额定功率750KW的30%，求该机型的年发电量。例1：已知某风力发电机组风轮直径为40m，其风能利用系数K是55某地年平均风速为7.5m/s，空气密度ρ为1.2kg/m3，求作用在物体上的风压p？若风轮扫描风轮扫掠面积A=100m2，则风功率W为多少？某地年平均风速为7.5m/s，空气密度ρ为1.2kg/m3，563、风能密度等级及划分

3、风能密度等级及划分

57二、风力机的特性参数1风能利用系数Cp风力机从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系用Cp表示二、风力机的特性参数1风能利用系数Cp582、叶尖速比λ为了表示风轮运行速度的快慢，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比λ叶尖速比与风轮效率密切相关，只要风力发电机没有超速，运转处于较高叶尖速比状态下的风力发电机风轮具有较高效率。2、叶尖速比λ叶尖速比与风轮效率密切相关，只要风力发电机没有593、额定风速Vr（设计风速）风力机达到额定功率输出时规定的风速。4、切入风速Vc

风力发电机开始发电时，轮毂高处的最低风速。（通常为3~4m/s）5、切出风速Vs风力发电机正常运行的最大风速。3、额定风速Vr（设计风速）606、风力机功率指风力机轴的输出功率7、风力发电机功率指风力发电机的输出功率6、风力机功率61三、数据收集定位原则：1测风塔安装位置应具有代表性1）测风塔安装点应在风电场中有代表性，并且周围开阔；2）测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况有负面影响，选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法避开，则要求测风点距离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；2测风塔数量应满足风能资源评估要求，并依据风场地形复杂程度而定。不能在风场海拔最高处，如山顶，也不能放在风场中间。三、数据收集定位原则：不能在风场海拔最高处，如山顶，也不能放62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