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风资源评估知识 风资源评估知识风资源评估知识一、风资源评估基础知识1.风是怎么形成的？ 太阳辐射造成地球表明受热不均，引起大气层压力分布不均，压力的分布不均，导致大气的相对运动，从而产生的风。 大气的运动主要有大气环流和局地环流两种。 第一页，共28页。 一、风资源评估基础知识 1.风是怎么形成的？ 太阳辐射造成地球表明受热不均，引起大气层压力分布不均，压力的分布不均，导致大气的相对运动，从而产生的风。 大气的运动主要有大气环流和局地环流两种。 第二页，共28页。 一、风资源评估基础知识 2.风资源评估的一些基本概念（术语） 平均风速 风廓线 年平均风速分布 湍流 极端风速 风向、风能玫瑰图 风功率密度 风能密度 第三页，共28页。 一、风资源评估基础知识 平均风速 大气随时间和空间是随机变化的，对于风电行业来说我们关注的是大气沿水平方向的运动。 风速（水平风速）：单位时间内空气在水平方向上移动的距离。 平均风速---一定时间段内风速变化的平均值，其计算公式为 ： 年平均风速Vave-----以年为时间单位的风速变化的平均值。 第四页，共28页。 一、风资源评估基础知识 第五页，共28页。 一、风资源评估基础知识 风廓线 因为气体的粘性及地表粗糙度的不同，风速沿高度方向是变化的，其变化符合一定的规律。 目前常用表征风廓线分布规律的有对数律分布和指数律分布两种，IEC 61400采用的是指数律分布。 指数律分布： 对数律分布： V(Z) Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 α 风切变指数 V(Z) Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 Zo 地表面粗糙长度 第六页，共28页。 一、风资源评估基础知识 年平均风速分布 年平均风速分布：一年内不同风速累积小时数。（一种统计分析方法） 表征年平均风速分布的有威布尔分布曲线、瑞利分布曲线和概率密度曲线等方式。 威布尔分布： 式中： k－形状参数（shape parameter） C－尺度参数(scale parameter) 第七页，共28页。 一、风资源评估基础知识 瑞利分布： （瑞利分布是威布尔分布的取k=2的一个特例） 概率密度曲线： 第八页，共28页。 一、风资源评估基础知识 第九页，共28页。 一、风资源评估基础知识 湍流 短时间（风资源评估中一般取10分钟）内的风速波动。 湍流强度： 式中： σ－风速相对于10min平均风速的标准方差 V－10min平均风速 湍流产生原因主要有两个： 1.当空气流动时，由于地形地貌差异（例如山峰、森林）造成的与地表的“摩擦”； 2.由于空气密度差异和气温变化的热效应导致空气气团垂直运动。 第十页，共28页。 一、风资源评估基础知识 极端风速 较长时间内给定取样时间下风速的最大值。 风电行业表征极端风速的方式有最大风速和极大风速两种。 最大风速---给定时段内的10分钟平均风速的最大值。 极大风速---给定时段内的瞬时（一般取3s均值）风速的最大值。 风电行业通常所说的50年一遇极端风速是基于历史统计数据得出的一个统计数值，这其中引入了概率的概念。 例如： 设计等级为IEC III类的机组，就是在50年内，50年（N）一遇极端风速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。 第十一页，共28页。 一、风资源评估基础知识 风向、风能玫瑰图 风向玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各种风向出现的频率。因图形与玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰图。 风能玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各方向风能值的统计图。 风向玫瑰图和风能玫瑰图在我们后期微观选址中是非常有用的。 第十二页，共28页。 一、风资源评估基础知识 风功率密度 与风向垂直的单位面积中风所具有的功率。 式中： Dwp——平均风功率密度； n ——在设定时段内的记录数； ρ ——空气密度； νi——第i次记录的风速值。 第十三页，共28页。 一、风资源评估基础知识 风能密度 在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的能量。 式