风资源评估软件

风资源评估软件世界各国都将开发利用新能源和可再生能源放到国家能源发展的优先地位，而在新能源中，风能技术最为成熟，风电的开发也得到飞速发展。到2000年全世界风电装机容量达到1756.8万KW。我国为34.4万KW，并以每年将近200万KW的速度迅速增长。我国风能资源十分丰富，总储量为32.26亿KW，估计实际可开发利用的风能储量为2.53亿KW。要想开发利用风能，前期的评估是很重要的，因为它会直接影响到风场的效益。近10年，世界各国都纷纷采用数值模拟技术开展风能资源评估，发展风能资源数值模式系统。到目前为止,这种数值模拟技术基本上都是用由Riso公司开发的WAsP软件,WAsP软件对某地区风能资源进行分析时，虽然考虑了该地区不同的地形及附近障碍物的影响，但它毕竟是基于欧洲地形条件设计的，且其在风向基本上采用的是12方位，对我国复杂的地形及有16方位的风向进行风能资源评估并不是很准确。因此，我们需要结合我国地形地貌的特点，并与我国测风资料相适应，即采用16个方位进行风资源评估，开发属于中国的风资源评估系统。旨在为我国风能资源评估提供技术手段，以便更好地利用我国丰富的风能资源，并确保得到更客观、更准确的风资源参数。经过不断努力，终于实现了一个风资源评估软件。其操作简单，与用户对话方便。可以根据现场的测风数据，得出包括日平均风速、月平均风速、年平均风速、年平均风功率密度等进行风资源评估所需的各种参数。1软件开发思路风资源评估软件的作用就是利用观测站的风向、风速等观测资料，以及气象站的长期相关资料进行处理、分析，以确认某地能否建立风电场。它是风电场建设的重要基础，直接关系到项目立项、设备选型以及项目的经济性分析等。该软件鉴于风资源评估所需的大量数据处理等特点，利用VB与用户对话效果好、强大的图表功能及与于其他程序兼容性好等特点，开发一个简单方便的风资源评估软件。具体思路：结合VB、Excel、Matlab等软件，利用VB进行编程设计界面及计算一些简单的参数，并且从Excel表格里调用数据并将计算结果保存在Excel表格里，同时利用Matlab计算一些比较复杂的公式。即保证了风资源评估的系统化、自动化，也保证了结果的准确、高效；这一软件具有满足性价比高、结构灵活、功能完善、操作使用方便等优点。八\\2风资源评估参数估计风速的威布尔分布参数的方法有多种，根据可供使用的风速统计资料的不同情况可以作出不同的选择。通常可采用的方法有累积分布函数拟合威布尔分布曲线法方法(即最小二乘法)；平均风速和标准差估计威布尔参数方法；平均风速和最大风速估计威布尔参数方法。该软件主要运用最小二乘法估计威布尔参数。其经常用于风速的概率分布函数，分布函数取决于两个参数，控制分布宽度的形状参数和控制平均风速分布的尺度函数。2.1形状参数kk=(oU)-1.086 (1)k-形状参数；。U-风速标准偏差；-平均风速,m/s。2.2尺度函数cc=(r(1+1/k)(2)c-尺度函数；k-形状参数；-平均风速m/s；「(x)=j80e -ttx-1dt。对风能资源进行深入细致地考察评估并对其进行处理计算，才能了解当地的风资源状况。风能资源分析评估是设计选择建设风电场首要的条件。以下为在进行风能资源评估及风电场选址时，所要考虑的几个主要指标及因素。2.2.1平均风速平均风速是最能反映当地风能资源状况的参数，分日平均风速、月平均风速和年平均风速。由于风的随机性，一般计算出年平均风速就可以。年平均风速是全年瞬时风速的平均值。年平均风速越高，则该地区风能资源越好。一般来说，只有年平均风速在3m/s~25m/s,一般在6m/s~7m/s的地区才适合建设风电场。其计算公式如下：=1NJNiUi(3)-平均风速,m/s；N-设定时间内记录风速的次数；Ui-第i次记录的风速,m/s。(1)有效风速。利用风力发电，并不是风速越大越好，能使风力发电机发电的风速是有限制的，在一个特定的风速区间：3m/s~25m/s，称之为有效风速，上限为发电机的切入风速，下限为发电机的切出风速。(2)有效时数h。根据有效风速的区间，可以统计出风速在有效风速区间(3m/s~25m/s)内发生的总小时数。h=N(exp[-[V1c]k]-exp[-[V2c]k]}(4)h-有效时数,h；N-设定时间内记录风速的次数；V1-第i次记录的风速,m/s；V1-风机的切入风速,m/s；V2-风机的切出风速,m/s；c-尺度函数；k-形状参数。(3)风速频率。将风速分成多个区间以1m/s为一个风速区间，统计每个风速区间内风速出现的频率。每个风速区间的数字代表中间值，如5m/s风速区间为3.5m/s~4.5m/s。2.2.2风功率密度由于一个地区一段时间内的空气密度可视为常量，因此可以视风功率密度为一个只由风速决定的量。由于风速的随机性，不能使用某个瞬时风速值来计算风功率密度，只有使用平均风速才能计算风功率密度。风功率密度越高，则该地区风能资源越好，风能利用率也高。其计算公式如下：年有效风功率密度W=12NpJNi=1v3i(5)W-年有效风功率密度,w/m2；p-空气密度，kg/m3；vi-风速在3m/s~25m/s的风速序列；N-风速在3m/s~25m/s发生的小时数，h。年平均风功率密度W=12NpJNi=1v3i(6)W-年平均风功率密度,w/m2；p-空气密度,kg/m3；vi-风速序列；N-小时数,h。2.2.3主要风向分布风向及其变化范围决定风机的布局，从而决定风机的发电效率，因此，要精确的得出该地区的主风向和次风向。根据我国的地形地貌特点，一般将风向分为16个方位，即风向玫瑰图有16个扇区，每个扇区有22.5°。通过该软件的计算，可以确定每个扇区风速区间发生的次数，然后再除以总记录数，就可以得风向频率，继而得出风向玫瑰图。2.2.4年有效风能We=12pJNi=1v3i(7)We-年有效风能,w；p-空气密度，kg/m3；vi-风速在3m/s~25m/s的风速序列；N-风速在3m/s~25m/s发生的小时数,h。3软件流程①将由NRG软件得到的数据保存为txt文件；②用Excel调用上一步得到的txt文件中的数据。在Excel工作簿中使用“导入数据”命令，选择存放数据的txt文件，就可以将数据导入到Excel里了；③利用VB编程，调用Excel和Matlab,完成软件界面。在VB中要想调用Excel，需要打开VB编程环境“工程”菜单中的“引用”项目，并选取项目中的“MicrosoftExcel11.0objectlibrary"项。DimXLSAsNewExcel.ApplicationDimWRKAsExcel.WorkbookDimSHTAsExcel.WorksheetDimRNGAsExcel.RangeDimArrayCells1()AsVariantSetXLS=CreateObject("Excel.Application")SetWRK=XLS.Workbooks.Open("D:\temp\风速.xls",False,False)SetSHT=WRK.Worksheets(1)在VB中要想调用Excel，需要打开VB编程环境“工程”菜单中的“引用”项目，并选取项目中的“MatlabApplicationTypeLibrary'顼。DimMatLabAsObjectDimResultAsStringSetMatLab=CreateObject("Matlab.Application")Result=CStr(MatLab.Execute(Text2.Text))④打开软件界面，点击计算各种所需的参数，结果会自动保存在Excel表格里；⑤整理结果。4软件界面图1软件界面展示5算例以下为用该软件对新疆小草湖风场进行风资源评估。将由新疆小草湖风场得到的2007年的数据进行分析整理，得到连续一年的时间间隔为10分钟的测风数据有效率达到了99%以上。5.1空气密度经计算得出该风场年平均大气温度为T=10.12C。，年平均大气压强为P=88.4kp,由公式可得出空气密度p=1.088kg/m3。5.2风向由上图可得出结果，小草湖风场以第五方位风为主导向，出现的频率为36%，其次为第六方位风，出现的频率为21%。这些数据对后期风机的布局将会提供很有利的帮助。5.3风速区间发电机的切入风速是3m/s，切出风速是25m/s，一般发电机的额定风速是13m/s，所以只有风速在3m/s至25m/s内的风速才是有效风速。由上图可以得出，在有效风速