IEC 61400-1标准简介及不同版本差异分析
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临界值，即 8 ° • 全风向平均风切变指数：大于 0 并小于 0.2 • 空气密度：小于 1.225 kg/m3
0 0
Ed2.0 vs. Ed3.0
5
10
15
20
25
风速（m/s）
5
10
15
20
25
风速（m/s）
特征湍流强度 IEC-A IEC-B
代表性湍流强度 IEC-A IEC-B IEC-C
湍流强度
Wöhler 指数取值的影响
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05 IEC 61400-1 Ed3.0
正常湍流模型（NTM）
正常湍流模型（NTM）
IEC 61400-1 第三版及第三版第一修订版
风速标准偏差的代表值（90%分位数）
sigma1
湍流强度
• IEC 61400-1 第二版
IEC 风机等级
I类、II类和III类风机的设计寿命至少为 20 年。 对于 S 级风机，设计参数值应由制造商选定，并在设计文件中注明。
IEC 61400-1标准简介及不同版本差异分析
IEC 61400-1标准
定义风力发电机设计需求 考察机组的场地适应性
IEC 61400-1 第二版 Edition 2.0 IEC 61400-1 第三版 Edition 3.0 IEC 61400-1 第三版-第一修订版 Edition 3.0 Amendement-1
Meteodyn WT IEC输出结果版本选择
IEC 风机等级
• IEC 61400-1 第三版 • IEC 61400-1 第三版-第一修订版
I类、II类和III类风机的设计寿命至少为 20 年。 对于 S 级风机，设计参数值应由制造商选定，并在设计文件中注明。
Vref 指的是50年回归期参考极风速。 A 类针对较高的湍流强度。 B 类针对中等特流强度。 C 类针对较低的湍流强度。 Iref 是15米/秒下湍流强度的期望值。
3
13.9%
10
20.7%
14
22.1%
Total TI 26.0% 10.0%
IEC class A? YES NO NO
Sector Sector 1 Remaining sectors
Wohler exponent m 3 10 14
AL-PRO GmbH & Co. KG – www.al-pro.de
• IEC 61400-1 第三版 和 第三版-第一修订版 使用有效湍流强度来反映正常运行状态下的疲劳载荷。
m：材料的Wöhler 指数
第三版
第三版-第一修订版
Iadd 的计算基于简化 Frandsen模型（2003）
Iadd 的计算基于完整 Frandsen模型（2007）
湍流强度的定义
• IEC 61400-1 第二版 15 m/s 下的特征湍流强度 强风状态下的特征湍流强度 15 m/s 下的有效湍流强度 强风状态下的有效湍流强度
0
0
5
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风速（m/s）
wohler=1 wohler=5 wohler=10 IEC-C IEC-B IEC-A
30
Wöhler 指数取值的影响-对风频分布的考虑
Sector Sector 1 Remaining sectors
Frequency 10% 90%
Wohler exponent m Effective TI
第三版
第三版-第一修订版
注意：第三版和第三版修订版中有效湍流Ieff的定义不同 第二版湍流检验：参考特征湍流强度I15
湍流强度
湍流强度
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
Ed2.0 vs. Ed3.0
特征湍流 有效湍流
湍流强度
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 0
湍流检验
IEC标准的设计限制值 风机处的湍流分析 判定区间
10
20
30
40
风速（米/秒）
Meteodyn WT IEC湍流分析
湍流检验
在 0.6Vr 到 Vout的区间上（如果风机属性未知，则考虑 0.2Vref 到 0.4Vref 的区间），IEC正常湍流模型中的标准差应当大于或等于场 区上评估出来的湍流强度（包含环境湍流和由尾流导致的附加湍 流）的90%分位数：
Frequency 1% 99%
Effective TI 10.5% 16.4% 18.7%
Total TI 26.0% 10.0%
IEC class A? YES YES NO
湍流外推
频率
0.12 0.1
0.08 0.06 0.04 0.02
0 0
风速概率分布检验
IEC标准的设计限制值 风机处的风流分布 判定区间
对于 Vref 在 0.2Vref 到 0.4Vref区间上的所有值，场区的 Vhub 的 概率密度函数应小于设计概率密度函数。Vref 的取值取决于风 机类型I、II、或III。
其他检验
• 50年一遇10分钟平均最大风速 < Vref • 年平均风速 < Vave（仅第二版） • 最大入流角：所有方向上入流角的绝对值的最大值，应小于 IEC 设计
1020Leabharlann 304050
60
风速（米/秒）
Meteodyn WT IEC风速概率分布分析
风速概率分布检验
风速分布决定了正常设计条件下各级载荷出现的频率，对风机 设计是非常重要的信息。 IEC 设计标准认为风机轮毂高度处的风速分布符合 k=2 的韦布 尔分布，即瑞利分布，而平均风速等于 0.2Vref 。
材料的whler指数第三版第三版第一修订版add的计算基于简化frandsen模型2003add的计算基于完整frandsen模型2007湍流强度的定义iec614001第二版15下的特征湍流强度强风状态下的特征湍流强度15下的有效湍流强度强风状态下的有效湍流强度特征湍流有效湍流0204060810203040风速米秒iec标准的设计限制值风机处的湍流分析判定区间湍流检验meteodynwtiec湍流分析湍流检验第三版第三版第一修订版out的区间上如果风机属性未知则考虑02vref04vref的区间iec正常湍流模型中的标准差应当大于或等于场区上评估出来的湍流强度包含环境湍流和由尾流导致的附加湍流的90分位数
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风速（m/s）
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风速（m/s）
特征湍流强度 IEC-A IEC-B
代表性湍流强度 IEC-A IEC-B IEC-C
湍流强度
湍流强度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
Vref 指的是50年回归期参考极风速。 A 类针对较高的湍流强度。 B 类针对中等特流强度。 C 类针对较低的湍流强度。 I15 是15米/秒下湍流强度的特征值。
正常湍流模型（NTM）
正常湍流模型（NTM）
IEC 61400-1 第二版
风速标准偏差的特征值（84%分位数）
sigma1
湍流强度
湍流强度的定义
0 0
Ed2.0 vs. Ed3.0
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风速（m/s）
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风速（m/s）
特征湍流强度 IEC-A IEC-B
代表性湍流强度 IEC-A IEC-B IEC-C
湍流强度
Wöhler 指数取值的影响
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
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0.05 IEC 61400-1 Ed3.0
正常湍流模型（NTM）
正常湍流模型（NTM）
IEC 61400-1 第三版及第三版第一修订版
风速标准偏差的代表值（90%分位数）
sigma1
湍流强度
• IEC 61400-1 第二版
IEC 风机等级
I类、II类和III类风机的设计寿命至少为 20 年。 对于 S 级风机，设计参数值应由制造商选定，并在设计文件中注明。
IEC 61400-1标准简介及不同版本差异分析
IEC 61400-1标准
定义风力发电机设计需求 考察机组的场地适应性
IEC 61400-1 第二版 Edition 2.0 IEC 61400-1 第三版 Edition 3.0 IEC 61400-1 第三版-第一修订版 Edition 3.0 Amendement-1
Meteodyn WT IEC输出结果版本选择
IEC 风机等级
• IEC 61400-1 第三版 • IEC 61400-1 第三版-第一修订版
I类、II类和III类风机的设计寿命至少为 20 年。 对于 S 级风机，设计参数值应由制造商选定，并在设计文件中注明。
Vref 指的是50年回归期参考极风速。 A 类针对较高的湍流强度。 B 类针对中等特流强度。 C 类针对较低的湍流强度。 Iref 是15米/秒下湍流强度的期望值。
3
13.9%
10
20.7%
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22.1%
Total TI 26.0% 10.0%
IEC class A? YES NO NO
Sector Sector 1 Remaining sectors
Wohler exponent m 3 10 14
AL-PRO GmbH & Co. KG – www.al-pro.de
• IEC 61400-1 第三版 和 第三版-第一修订版 使用有效湍流强度来反映正常运行状态下的疲劳载荷。
m：材料的Wöhler 指数
第三版
第三版-第一修订版
Iadd 的计算基于简化 Frandsen模型（2003）
Iadd 的计算基于完整 Frandsen模型（2007）
湍流强度的定义
• IEC 61400-1 第二版 15 m/s 下的特征湍流强度 强风状态下的特征湍流强度 15 m/s 下的有效湍流强度 强风状态下的有效湍流强度
0
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风速（m/s）
wohler=1 wohler=5 wohler=10 IEC-C IEC-B IEC-A
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Wöhler 指数取值的影响-对风频分布的考虑
Sector Sector 1 Remaining sectors
Frequency 10% 90%
Wohler exponent m Effective TI
第三版
第三版-第一修订版
注意：第三版和第三版修订版中有效湍流Ieff的定义不同 第二版湍流检验：参考特征湍流强度I15
湍流强度
湍流强度
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
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Ed2.0 vs. Ed3.0
特征湍流 有效湍流
湍流强度
1 0.8 0.6 0.4 0.2
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湍流检验
IEC标准的设计限制值 风机处的湍流分析 判定区间
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风速（米/秒）
Meteodyn WT IEC湍流分析
湍流检验
在 0.6Vr 到 Vout的区间上（如果风机属性未知，则考虑 0.2Vref 到 0.4Vref 的区间），IEC正常湍流模型中的标准差应当大于或等于场 区上评估出来的湍流强度（包含环境湍流和由尾流导致的附加湍 流）的90%分位数：
Frequency 1% 99%
Effective TI 10.5% 16.4% 18.7%
Total TI 26.0% 10.0%
IEC class A? YES YES NO
湍流外推
频率
0.12 0.1
0.08 0.06 0.04 0.02
0 0
风速概率分布检验
IEC标准的设计限制值 风机处的风流分布 判定区间
对于 Vref 在 0.2Vref 到 0.4Vref区间上的所有值，场区的 Vhub 的 概率密度函数应小于设计概率密度函数。Vref 的取值取决于风 机类型I、II、或III。
其他检验
• 50年一遇10分钟平均最大风速 < Vref • 年平均风速 < Vave（仅第二版） • 最大入流角：所有方向上入流角的绝对值的最大值，应小于 IEC 设计
1020Leabharlann 304050
60
风速（米/秒）
Meteodyn WT IEC风速概率分布分析
风速概率分布检验
风速分布决定了正常设计条件下各级载荷出现的频率，对风机 设计是非常重要的信息。 IEC 设计标准认为风机轮毂高度处的风速分布符合 k=2 的韦布 尔分布，即瑞利分布，而平均风速等于 0.2Vref 。
材料的whler指数第三版第三版第一修订版add的计算基于简化frandsen模型2003add的计算基于完整frandsen模型2007湍流强度的定义iec614001第二版15下的特征湍流强度强风状态下的特征湍流强度15下的有效湍流强度强风状态下的有效湍流强度特征湍流有效湍流0204060810203040风速米秒iec标准的设计限制值风机处的湍流分析判定区间湍流检验meteodynwtiec湍流分析湍流检验第三版第三版第一修订版out的区间上如果风机属性未知则考虑02vref04vref的区间iec正常湍流模型中的标准差应当大于或等于场区上评估出来的湍流强度包含环境湍流和由尾流导致的附加湍流的90分位数
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风速（m/s）
5
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风速（m/s）
特征湍流强度 IEC-A IEC-B
代表性湍流强度 IEC-A IEC-B IEC-C
湍流强度
湍流强度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
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1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
Vref 指的是50年回归期参考极风速。 A 类针对较高的湍流强度。 B 类针对中等特流强度。 C 类针对较低的湍流强度。 I15 是15米/秒下湍流强度的特征值。
正常湍流模型（NTM）
正常湍流模型（NTM）
IEC 61400-1 第二版
风速标准偏差的特征值（84%分位数）
sigma1
湍流强度
湍流强度的定义