全国风能资源评价技术规定

全国风能资源评价技术规定全国风能资源评价技术规定第一章总则第一条风能资源评价主要是以现有气象台站的测风数据为基础，通过整理、分析，对全国风能资源的大小和分布进行评价。第二条为了统一全国风能资源评价的原则、内容、深度和技术要求，在总结风能资源研究成果的基础上，参考国内、外有关标准和规范，制定《风能资源评价技术规定》（以下简称本规定）。第三条本规定用于指导开展风能资源评价工作。第二章基础资料收集第四条气象台站资料一、收集国家基准气象站、国家基本气象站和一般气象站基本信息，包括气象台站所属省名、站名、区站号、经度、纬度、海拔高度、建站时间、台站周围环境变化情况（包括台站变迁情况）、观测仪器（包括仪器变更）情况。二、收集各气象台站1971～2000年历年年最大风速、年极大风速、年极端最高温度、年极端最低温度、年沙尘暴日数、年雷暴日数。三、收集各气象台站1971～2000年历年逐月平均风速、平均气温、平均气压、平均水汽压。四、收集各气象台站1991～1995年逐日日平均风速、气温、气压、水汽压。五、收集各气象台站“代表年”逐时风速、风向观测记录。六、“代表年”确定方法：根据全国地面气象资料1971～2000年整编成果，选择年平均风速等于或接近30年年平均风速V30的年份，定义为平均风速年；选择年平均风速等于或接近30年年平均风速最大值Vmax的年份，定义为最大值年；选择年平均风速等于或接近30年年平均风速最小值Vmin的年份，定义为最小值年。若存在多个年平均风速等于或接近V30（或Vmax、Vmin）的年份，则选择最靠近2000年的年份，下同。上述三个年份统称为“代表年”，即年平均风速分别等于或接近V30、Vmax、Vmin的3个年份，下同。第五条其它观测资料一、收集已建自动气象站资料，内容参照本规定第四条。二、收集已建、待建风电场基本信息及前期工作中的测风资料。三、收集海洋站、船舶、浮标等的测风资料。四、收集相关科学（考察）试验的测风资料。第六条补充资料一、对无测风资料区域，从气候学、农谚、前期气候调查、实地调研等方面出发，收集有关风能资源情况的材料。重点区域包括山区、存在峡谷效应的山谷、风口、沿海岛屿等。二、加密观测：根据风能资源评估深度的要求，在地形复杂、站点覆盖率低的地区设点，进行补充观测。设点密度、观测高度等要求参照《风电场风能资源测量方法》（国家标准GB/T18709-2002）执行。第三章数据处理第七条风能资源参数计算一、评估风能资源所需的参数包括：1各代表年年平均风速、年风向频率、年平均风功率密度、各月平均风速、各月风向频率、各月平均风功率密度；2三个代表年整体年平均风速、年风向频率、年平均风功率密度、各月平均风速、各月风向频率、各月平均风功率密度；3各代表年年平均风能方向频率、风速频率、有效小时数、威布尔分布参数；4三个代表年整体年平均风能方向频率、风速频率、有效小时数、威布尔分布参数；5各测站湍流强度；6各测站50年一遇最大风速。二、风能资源参数计算方法如下：1如果测站有风自记观测，风能资源参数按照以下方法计算⑴平均风速(VE)：在风能资源评估中，平均风速按下式计算：1=nVE∑Vi=1niVE为平均风速，Vi为风速观测序列，n为平均风速计算时段内（年、月）风速序列个数。⑵风向频率：根据风向观测资料，按16个方位统计观测时段内（年、月）各风向出现的小时数，除以总的观测小时数即为各风向频率。⑶风能方向频率（F）：根据风速、风向逐时观测资料，按不同方位（16个方位）统计计算各方位具有的能量，其与总能量之比作为该方位的风能频率。例如，按下式计算年风能方向频率：1m3ρ∑Vi2i=1，为一年内东风所具有的能量占总能量的比值。F东=n1ρ∑Vj32j=1其中，i=1,„,m；m为风向为东风的小时数；j=1，„n；n=8760或8784（平年为8760，闰年为8784）。⑷风速频率：以1m/s为一个风速区间，统计代表年测风序列中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4.6m/s到5.5m/s。⑸有效小时数：统计出代表年测风序列中风速在3—25m/s之间的累计小时数。⑹年平均风功率密度（DWP）：年平均风功率密度按下式计算：1=2nDWP∑∑(ρk=1i=112nk,kk∙v3k,i)式中：n——为计算时段内风速序列个数；ρk——月平均空气密度，k=1,2,„,12；nk,,i——第k个月的观测小时数；vk,i——第k个月（k=1,„,12）风速序列。平均风功率密度的计算应是设定时段内逐小时风功率密度的平均值，不可用年平均风速计算年平均风功率密度。DWP中的ρk必须是测站各月平均空气密度值，取决于当地月平均气温、月平均气压、月平均水汽压：ρ=1.276⎛p-0.378e⎫⎪1+0.00366t⎝1000⎭3式中：ρ——空气密度（kg/m）P——平均大气压（hPa）；e——平均水汽压（hPa）；t——平均气温（℃）。⑺威布尔（Weibull）分布参数k、c的估算建议采用以平均风速和标准差估算Weibull两个参数。以平均风速估计μ，以标准差1μ=v=nSv估计σ：∑Vi=1niiσ=Sv=1n∑(Vi=1n-μ)2其中，Vi为风速观测序列，n为计算时段内风速序列个数。Weibull两参数k、c按下式估计（保留2位小数）：⎛σ⎫k=μ⎪⎪⎝⎭c=-1.086μΓ(1+k)其中，Γ(1+k)为伽马函数，可查表求得（见附件B——伽马函数表），下同。2如果测站没有风自记观测，只有3次或4次定时观测，风能资源参数按照以下方法计算⑴平均风速、风向频率按照《全国地面气候资料统计方法》进行计算，或从《全国地面气候资料1971-2000年整编成果》中提取。⑵威布尔（Weibull）分布参数k、c的估算采用多年年平均风速及年最大风速估算威布尔（Weibull）分布参数k、c（保留2位小数）。k=ln(lnT)-0.1407Vmax)-0.1867Vc=VΓ(1+k)其中，T=365×24×6=52560；V——1971～2000年30年年平均风速；Vmax——1971～2000年年最大风速。⑶年平均风功率密度（Dwp）其中，DwpDwp=133ρcΓ(+1)2k——年平均风功率密度；ρ——年平均空气密度；k、c——Weibull分布两个参数。⑷其他风能资源参数不进行计算。3测站湍流强度（I）'2有风速脉动观测记录的测点，计算其环境湍流强度。I=u，u'为脉动风速值（采样时间间隔≤3s），U为平均风速值。4测站50年一遇最大风速(V50_max)风速的年最大值x采用极值I型的概率分布，其分布函数为：F(x)=exp{-exp[-α(x-u]}式中，u—分布的位置参数，即分布的众值；α—分布的尺度参数。分布的参数与均值μ和标准差σ的关系按下式确定：1μ=n∑Vi=1ni1σ=n-1c1∑(V-μ)ii=1n2α=σu=μ-c2α≥15其中，Vi为连续n个年最大风速样本序列（n），系数c1和c2见下表：若记1971～2000年的年最大风速序列为：V1、V2、V3、…V30，则μ、σ按下式计算：1μ=30∑Vi=130iiσ=129∑(Vi=130-μ)2则，α=1.11238σu=μ-0.53622α测站50年一遇最大风速V50_max按下式计算：V50_max=u-50⎤⎡ln⎢)α⎣50-1⎥⎦1第八条不完整记录的统计处理。不完整记录处理方法按照《地面气象观测规范》（气象出版社，2019）执行第九条高分辨率风能资源模拟计算（选项）一、使用模式：区域气候动力模式，模式水平分辨率10km×10km，垂直方向200m以下分为5层，即200m、150m、100m、70m、40m、10m。二、模拟所需资料：高分辨率地形资料（分辨率100m×100m）。1971-2000年的地理信息数据（地表覆盖类型、NDVI指数、地表反照率、地表粗糙度等）以及1971-2000年的NCEP格点气候背景资料。地面站气象资料(日平均值)，包括风速、风向、气温、气压、相对湿度、辐射、降水、总云量、低云量、地温。探空站气象资料(日平均值)，包括标准气压层和特性层风速、风向、气温、位势高度、温度露点差。三、高分辨率风能资源模拟计算结果：根据模拟得到逐日的平均风速、平均风功率密度等参数，并进行可视化处理，给出评价区域年平均风速、年平均风功率密度分布图。第十条风能资源分布图一、年及各月平均风速分布图、色斑图：在本章第七条～第九条所述数据处理的基础上，综合风能资源调研材料，以行政地形图为底图，绘制年及各月平均风速分布图、色斑图；（平均风速等值线间隔为0.5m/s）二、年平均风功率密度分布图、色斑图：在本章第七条～第九条所述数据处理的基础上，综合风能资源调研材料，以行政地形图为底图，绘制年及各月平均风功率密度分布图、色斑图。（平均风功率密度等值线间隔为50W/m）第十一条风能资源储量估算一、风能资源总储量1=SiPi100i=12风能资源总储量∑n，其中，n——风功率密度等级数；Si——为年平均风功率密度分布图中各风功率密度等值线间面积；Pi——为各风功率密度等值线间区域的风功率代表值，其中：P1=25Wm2（P3=125Wm2(100～150W/m2区域风功率密度代表值)。„（根据需要Pi以50W/m间隔递增）。二、风能资源技术开发量风能资源技术开发量为年平均风功率密度在150W/m及以上的区域风能资源储量值×0.785。第四章风能资源评价报告编制内容和技术要求22第十二条风能资源评价报告一、报告内容包括气候状况综述；整体风能资源评价，即评价区域的整体风能资源状况、局部特征及其气候成因分析；风能资源储量、技术可开发量；风能资源数据库所涉及到的数据项目等内容。二、报告格式按照统一格式编写，由封面、封底、说明、正文、图表、附件等部分组成。1封面：标题：×××（区域名称）风能资源评价报告报告编制单位报告编制时间2封底：报告主编、编写组成员、贡献者报告印制时间报告编写单位联系方式其他需要写明的信息3说明气象台站情况：介绍区域内气象台站分布情况、测风资料情况；气象资料说明：说明用于本报告中风能资源评价选取的各气象台站测风资料情况，如站点数量、选取的资料年代等；气象资料处理、计算方法说明：本报告中所用气象资料的处理方法、风能资源参数计算方面描述；其他需要说明的事项。4正文前言：简要描述区域内地理环境、地形、地貌、气候特征。风能资源分布：根据风能资源的计算结果，结合年平均风速分布图、年平均风能密度分布图，对评价区域风能资源分布进行描述，并进行气候成因分析。分别对平均风功率密度在≤50W/m、50～100W/m、100～150W/m222、150～200W/m、≥200W/m以上等区域进行分析。22储量：评价区域总面积、评价区域风能资源总储量、评价区域风能资源达到技术可开发的区域面积（估算）、评价区域风能资源技术可开发量。总体评价：以风能资源计算结果为依据，适当参考风能资源调研报告，提出可进行风能资源开发的建议区域，并从面积、地形、地貌、气候成因等方面对其进行描述。5风能资源图表图1年平均风速分布图（等值线图，等值线间隔为0.5m/s）图2一月平均风速分布图（等值线图，等值线间隔为0.5m/s）图3二月平均风速分布图（等值线图，等值线间隔为0.5m/s）…………图13十二月平均风速分布图（等值线图，等值线间隔为0.5m/s）图14年平均风速分布图（色斑图）图15年平均风功率密度分布图（等值线图，等值线间隔为50W/m）图16一月平均风功率密度分布图（等值线图，等值线间隔为50W/m）图17二月平均风功率密度分布图（等值线图，等值线间隔为50W/m）…………图27十二月平均风功率密度分布图（等值线图，等值线间隔为50W/m）图28年平均风功率密度分布图（色斑图）图29平均有效小时数分布图表1：测站代表年整体平均风向频率（保留4位小数×10000，取整）单位：%%2222表2：测站代表年整体平均风能方向频率（保留4位小数×10000，取整）单位：%%表3：测站代表年整体平均风速频率（保留4位小数×10000，取整）单位：%%表4：测站代表年整体平均年平均风速、年平均风功率密度、年平均有效小时数及50年一遇最大风速表5：测站代表年及整体风速Weibull分布参数表6附件附件A提交数据文件清单：列出所提交的数据文件清单。附件B风能资源气候调研评述从气候学、农谚、前期气候调查、实地调研等方面出发，收集、整理分析本评价区域内无测风资料区域的风能资源情况（重点如山区、存在峡谷效应的山谷、风口、沿海岛屿等）。在行政图上勾画出风能资源气候调研得到的风能资源丰富区域的大致范围，估算并标注其面积大小、风速大小等。第五章风能资源数据库内容和技术要求第十三条数据库内容一、台站（测点）基本信息1测站名、经度、纬度、海拔高度、仪器型号、观测有效时段2台站变迁、仪器变更情况二、气象台站资料11971～2000年历年年平均资料：年平均气压、年平均气温、年平均水汽压、年最大风速、年极大风速、年极端最高温度、年极端最低温度、年沙尘暴日数、年雷暴日数21971～2000年历年逐月资料：月平均风速、月平均气温、月平均气压、月平均水汽压31991～1995年历年逐日资料：日平均气压、日平均气温、日平均水汽压、日平均风速4代表年逐时风速、风向时间序列三、其它风观测资料四、风能资源参数1代表年整体平均年、月平均风速2代表年整体平均年、月风向频率3代表年整体平均年风能方向频率4代表年整体平均年风速频率5代表年整体平均年有效小时数5代表年（整体）风速Weibull分布参数6代表年整体年、月平均风功率密度750年一遇最大风速五、风能资源评价报告第十四条数据格式要求一、台站（测点）基本信息资料文件名：XX_basic.xls,XX为省代码，见表6，basic为固定代码表6:文件名命名中省代码参照表文件内容：当前台站（测点）基本信息文件表示：EXCEL文件文件格式：按照表7顺序录入。表7台站（测点）基本信息注：经度用５位数表示，其中第１～３位为度，第３、４位为分，高位不足补0；纬度用４位数表示，其中第１、２位为度，第３、４位为分，高位不足补0；建站时间用８位数表示，其中第１～４为年份，第５～６位为月份，第７～８位为日，高位不足补0。二、台站变迁、仪器变更情况资料文件名：XX_change.xls,XX为省代码见表6，change为固定代码文件内容：台站变迁、仪器变更情况文件表示：EXCEL文件文件格式：按照表8顺序录入表8台站变迁、仪器变更情况三、历年年平均气象资料文件名：year_XXnnnnn.dat，其中：year固定代码，XX为省代号，见表6，nnnnn为区站号文件内容：1971-2000年年平均气压、气温、水气压、最大风速、极大风速，年极端最高温度、年极端最低温度、年沙尘暴日数、年雷暴日数文件表示：文本文件文件格式：yyyy└┘ppppp└┘ttttt└┘eeeee└┘sssss└┘jjjjj└┘max_t└┘min_t└┘d_dus└┘d_thu其中，yyyy为4位数表示的年份，ppppp为年平均气压，ttttt为年平均气温，eeeee为年平均水汽压，sssss为年最大风速，jjjjj为年极大风速，max_t为年极端最高温度，min_t为年极端最低温度，d_dus为年沙尘暴日数，d_thu为年雷暴日数。每个要素值占5位，整型，右对齐，风速、气压、水汽压、温度等要素值最后1位为隐含小数位，要素值之间以空格分隔。四、历年逐月气象资料文件名：month_XXnnnnn.dat，其中：month固定代码，XX为省代号，见表6，nnnnn为区站号文件内容：1971-2000年历年逐月平均风速、平均气压、平均气温、平均水汽压文件表示：文本文件文件格式：yyyymm└┘sssss└┘ppppp└┘ttttt└┘eeeee其中，yyyymm为4位数表示的年份及2位数表示的月份，sssss为月平均风速，ppppp为月平均气压，ttttt为月平均气温，eeeee为月平均水汽压，每个要素值占5位，整型，最后1位为隐含小数位，右对齐，要素值之间以空格分隔。五、历年逐日气象资料文件名：day_XXnnnnn.dat，其中：day为固定代码，XX为省代号，见表6，nnnnn为区站号。文件内容：1991-1995年历年逐日平均气压、气温、水汽压、风速文件表示：文本文件文件格式：yyyymmdd└┘sssss└┘ppppp└┘ttttt└┘eeeee其中，yyyymmdd为4位数表示的年份及2位数分别表示的月、日值，sssss为日平均，ppppp为日平均气压，ttttt为日平均气温，eeeee为日平均水汽压，每个要素值占5位，整型，最后1位为隐含小数位，右对齐，要素值之间以空格分隔。六、代表年逐时测风资料文件名：hour_XXnnnnnyyyy.dat，其中，hour为固定代码，XX为省代号，见表6，nnnnn为区站号，yyyy为4位表示的年份文件内容：各代表年逐时风向、风速文件表示：文本文件文件格式：首行：站名└┘经度└┘纬度└┘海拔高度；以下各行：yyyymmddhh└┘sssss└┘ddddd其中，yyyymmddhh为4位数表示的年份及2位数分别表示的月、日、时值，sssss为逐时风速（整型，最后一位为小数位），ddddd为逐时风向（整型或字符型），每个要素值占5位，右对齐，要素值之间以空格分隔。七、其他风观测资料文件名：命名以能体现测点名称为原则，文件内容和格式：参照本规定第十四条一～六。八、代表年整体平均风速资料文件名：XX_ave_windspeed.xls，其中XX为省代号，见表6，ave_windspeed为固定代码文件内容：代表年整体平均年、月平均风速文件表示：EXCEL文件文件格式：站名└┘区站号└┘ws_1└┘„└┘ws_11└┘ws_12└┘ws_year其中，ws_1为代表年整体平均1月份平均风速（风速保留1位小数，下同）；„ws_12为代表年整体平均12月份平均风速；ws_year为代表年整体平均年平均风速。九、代表年整体平均风向资料文件名：XX_direction_MM.xls，其中XX为省代号，见表6,direction为固定代码，MM为2位数表示的月份或用13表示年平均值文件内容：代表年整体平均年、月风向频率文件表示：以EXCEL文件表示文件格式：站名└┘区站号└┘df_N└┘df_NNE└┘„└┘df_NW└┘df_NNW其中，df_N为代表年整体月或年平均北风方位的风向频率（保留4位小数×10000取整，下同）；df_Ndf_NNE„df_NWdf_NNW为从北风方位开始沿顺时针方向排列的各方位风向频率。十、代表年整体平均年风能方向资料文件名：XX_windenergy_f.xls，其中XX为省代号，见表6，windenergy为固定代码文件内容：代表年整体平均年风能方向频率文件表示：EXCEL文件表示文件格式：站名└┘区站号└┘we_N└┘we_NNE└┘„└┘we_NW└┘we_NNW其中，we_N为代表年整体年平均北风方位的风能方向频率（保留4位小数×10000取整，下同）；we_Nwe_NNE„we_NWwe_NNW为从北风方位开始沿顺时针方向排列的各方位风能方向频率。十一、代表年整体平均风速频率文件名：XX_windspeed_f.xls，其中XX为省代号，见表6，windspeed_f为固定代码文件内容：代表年整体平均风速频率文件表示：EXCEL文件文件格式：站名└┘区站号└┘wsf0└┘wsf1└┘„└┘wsf24└┘wsf25└┘wsf26其中，wsf0为代表年整体风速wsf1为代表年整体1m/s风速区间内风速出现的频率；„wsf24为代表年整体24m/s风速区间内风速出现的频率；wsf25为代表年整体25m/s风速区间内风速出现的频率；wsf26为代表年整体>25.5m/s的风速出现的频率。十二、代表年整体平均年有效小时数资料文件名：XX_ehour.xls，其中XX为省代号，见表6，ehour为固定代码。文件内容：代表年整体平均年有效小时数文件表示：EXCEL文件文件格式：站名└┘区站号└┘ehour其中，ehour为代表年整体平均年有效小时数（整型）。十三、代表年（整体）Weibull资料文件名：XX_Weibull.xls，其中XX为省代号，见表6，Weibull为固定代码文件内容：代表年（整体）风速Weibull分布参数文件表示：EXCEL文件文件格式：站名└┘区站号└┘k_max└┘c_max└┘k_ave└┘c_ave└┘k_min└┘c_min└┘k_total└┘c_total其中，k_max、c_max分别为代表年（平均风速等于Vmax的年份）Weibull分布参数k、c值（保留2位小数，下同）；k_ave、c_ave分别为代表年（平均风速等于V30的年份）Weibull分布参数k、c值；k_min、c_min分别为代表年（平均风速等于Vmin的年份）Weibull分布参数k、c值；k_total、c_total分别为代表年整体Weibull分布参数k、c值。十四、代表年整体平均年、月平均风功率密度资料文件名：XX_windpower.xls，其中XX为省代号，见表6，windpower为固定代码文件内容：代表年整体平均年、月风功率密度文件表示：EXCEL文件文件格式：站名└┘区站号└┘wp_1└┘„└┘wp_12└┘wp_year其中，wp_1为代表年整体平均1月份平均风功率密度（保留1位小数，下同）；„wp_12为代表年整体平均12月份平均风功率密度；ws_year为代表年整体平均年平均风功率密度。十五、50年一遇最大风速资料文件名：XX_windspeed_50max.xls，其中XX为省代号，见表6，windspeed为固定代码文件内容：各站50年一遇最大风速值文件表示：EXCEL文件文件格式：站名└┘区站号└┘V50max其中，V50max为该测站50年一遇最大风速（保留1位小数）。十六、风能资源评价报告文件名：XX_报告.doc，其中XX为省代号，见表6文件内容：风能资源评价报告全文文件表示：Word文件。附录A概念1、季节划分：春（3—5月）、夏（6—8月）、秋（9—11月）、冬（12、1、2月）。2、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。3、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。4、风向：风的来向为风向，风向观测是用16个方位（即N北、NNE北东北、NE东北、ENE东东北、E东、ESE东东南、SE东南、SSE南东南、S南、SSW南西南、SW西南、WSW西西南、W西、WNW西西北、NW西北、NNW北西北）或0°—360°数值来表示的(以360°表示时，由北起按顺时针方向度量，以0°表示北，23°北东北、45°东北、67°东东北、90°东、113°东东南、135°东南、157°南东南、180°南、203°南西南、225°西南、248°西西南、270°西、293°西西北、315°西北、338°北西北)。静风用“C”表示。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。它等于面积A、速度V、气流的动压强(ρV22)的乘积，ρ为空气密度，即：P=(VA)*(ρV22)=1ρAV32。6、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。7、风向玫瑰图：根据风的观测记录结果，用极坐标表示不同风向相对频率的图解。8、风能玫瑰图：用极坐标来表示不同方位风能相对大小的图解。9、有效小时数：某一测点全年测风序列中风速在3—25m/s之间的累计小时数。10、最大风速：特定观测时段内（通常指日、月、季或年）出现的最大风速。气象站最大风速为2分钟或10分钟平均风速最大值。11、极大风速：瞬时风速的最大值。12、重现期为T的最大风速：在许多项试验里某一事件