风切变指数的确定对风电场风速推算的影响分析
低风速高切变区域风电场风资源数据分析
J IAN SHE YAN JIU技术应用206低风速高切变区域风电场风资源数据分析Di feng su gao qie bian qu yufeng dian chang feng zi yuan shu ju fen xi胡晓春近年国内风电开发项目主要向中东部和南方地区等中低风速区域转移，该类区域风速较低，且地形多为平原、湖泊、丘陵及林区，故市场对能适应此类条件、抗湍流、大切变地区的机组需求日益增加，塔架轮毂高度也呈现出向100m以上的发展趋势，截止到2016年底，国内对高塔架（120m以上）的需求呈现出了爆发式的增长。
因此，对低风速高切变区域风电场风资源数据进行分析具有重要的意义。
一、江苏省风资源分布情况江苏省风资源位于我国大陆东路沿海中心地带，地居长江、淮海下游，东频东海，属温带季风气候。
根据海洋及气象站1971-2000年的观测数据分析显示，江苏省全年平均风速为3.5m/s，东部沿海年平均风速为6m/s以上，且较为稳定，属于风资源较丰富地区。
通过对江苏省风资源分布情况进一步观测可知，江苏可供开发的风能资源（10m）共计9520MW，其中陆地风能资源占2380MW，近海风能资源约为陆地的三倍7140MW。
风能资源可以划分为四个区，一区风能最为丰富，主要位于近海的东西连岛地区；二区风能资源较为丰富，主要位于沿海地区、长三角一带、淮海地区、洪泽湖高邮湖两岸及东南部沼泽地带，太湖东部；三四区风能资依次较低，主要分布于西部内陆地区。
二、项目概况本次分析的风电场位于江苏省扬州市仪征市，处于三四区内，场址位于东经119º09′～119º19′、北纬32º31′～32º36′之间，属北亚热带季风气候区，雨量充沛，光照充足，气候温暖。
本期工程规划装机容量为100MW，拟安装50台单机容量为2.0MW的风电机组50台。
三、数据分析1.测风塔实测风数据分析风电场内建有一座100米（#1）高测风塔，场外建有一座90米（#2）高测风塔，鉴于场外数据不足一年，本次分析仅以场内#1测风塔进行数据分析。
风电场风能资源分析评价
风电场风能资源分析评价1.1 风能资源分析1.1.1 根据风电场风资源测量获取的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检验出缺测的数据和不合理的数据，经过适当处理，整理出一套至少连续一年完整的风电场逐时测风数据。
1.1.2 在风电场场址风资源测量的基础上，通过收集风电场所在地区附近长期测站（如气象台、站等）位置坐标（GPS 采点）、气象资料、长期风速、风向资料以及与风电场同期完整年逐时风速、风向资料，通过场址测站和长期测站的风资源数据的相关分析，结合长期测站多年平均风速和风电场测风年同期年平均风速的差值情况，将验证后的风电场各测站不同高度测风数据订正为反映风电场长期平均水平的代表性数据。
1.1.3风能资源分析时应了解气象站自身及周围环境变化情况，以及对风速、风向变化可能造成的影响，若有多个气象站应分析其差异。
对气象站年平均风速、月平均风速变化不合理或突变情况要进行详细分析。
比较当年和多年风向频率变化情况，并分析其合理性。
1.1.4风能资源分析时应对测风数据进行不同高度逐时完整性、合理性、相关性检验；分析不同等级风速湍流强度变化情况；进行不同高度数据订正和轮毂高度多方案比较，对订正后的风速进行合理性分析。
1.1.5 风能资源分析时对实测年风向与多年风向进行比较分析，分析实测年能否代表多年风向。
主要包括对气象站实测年与多年风向分析；选定气象站与周边气象站风向分析；测风塔实测年与选定气象站当年、多年、周边气象站当年、多年风向分析；测风塔实测年不同高度分析对比、与周边测风塔不同高度风向对比分析。
1.1.6 对订正后的数据进行风电场风能资源参数计算，包括不同时段的平均风速和风功率密度、风速频率分布和风能频率分布、风向频率和风能密度方向分布等。
1.1.7 风电场风能要素计算1 空气密度空气密度是计算风功率密度的主要指标，一般根据资料情况，按下式计算：⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=3.0131378.000366.01276.1e p t ρ 或者RT p =ρ或者)/034.0exp()/05.353(T Z T -=ρ2 平均风速年平均风速（10分钟平均值）是一年中各次观测的风速之和除以观测次数，它是最直观简单表示风能大小的指标之一。
风电场50年一遇安全风速计算方法的对比分析
风电场50年一遇安全风速计算方法的对比分析冯长青;包紫光;王成富【摘要】利用耿贝尔Ⅰ型极值概率法和Meteodyn WT软件(CFD模型),结合气象站与风电场的风速关系,推算了不同复杂程度的风电场轮毂高度处50年一遇的安全风速,并将计算结果进行对比分析.分析结果显示:2种方法计算得到的风电场极大风速存在一定的差别;对于平坦地区,耿贝尔Ⅰ型极值概率法计算得到的极大风速与Meteodyn WT推算结果相差较小,但对于一些复杂地区,2种方法计算得到的极大风速结果相差很大.%Using the Cumbel type Ⅰ extreme value and the Meteodyn WT software (CFD model) respectively, based on the wind speed relationship between the meteorological station and the wind farm, this paper calculates the safe speed occurs once in 50 years at the hub height for different terrains, and then makes comparative studyies of the calculation results. The analysis result shows that: the two maximum instantaneous wind speeds calculated by the two methods are quite different; and in the flat plane area the maximum instantaneous wind speed obtained by the Gumbel type Ⅰ extreme value is less different from the speed calculated by Meteodyn WT than in the terrain of complicated conditions.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2011(027)002【总页数】4页(P67-70)【关键词】风电场;安全风速;计算方法【作者】冯长青;包紫光;王成富【作者单位】内蒙古电力勘测设计院,内蒙古,呼和浩特,010020;内蒙古电力勘测设计院,内蒙古,呼和浩特,010020;宁夏京能宁东发电有限责任公司,甘肃,宁夏,750001【正文语种】中文【中图分类】TM614建设风电场最基本的条件是要有能量丰富、风向稳定的风能资源，但风能资源越好的地区，发生大的破坏性风速的概率越高，容易使风机倒塌造成巨大经济损失。
风力发电场中的风速预测与风机输出功率优化
风力发电场中的风速预测与风机输出功率优化风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源，其在当今全球能源转型过程中起到了重要的作用。
然而，风力发电的效率和稳定性往往受到风速变化的影响。
因此，风速预测和风机输出功率优化成为了风力发电场中的重要课题。
一、风速预测的重要性与挑战在风力发电场中，风速的变化对风机的输出功率具有直接影响。
因此，准确地预测风速变化对风力发电的效率和稳定性至关重要。
然而，由于风速受到地理、气候和季节等多个因素的影响，风速的预测具有一定的挑战性。
1. 气象因素气象因素是影响风速变化的重要因素之一。
而气象因素却十分复杂，包括但不限于温度、压力、湿度等。
不同的气象因素组合会对风速产生不同的影响，因此，准确地预测风速需要综合考虑多个气象因素。
2. 时间尺度预测风速还需要考虑时间尺度的问题。
风速的变化可能在小时尺度内发生较大的波动，也可能在月尺度上变化相对稳定。
因此，不同的时间尺度需要采用不同的预测方法和模型。
3. 数据采集与分析风速的预测需要充分的数据支持。
传统的气象站点所获取的数据可能过于有限，并无法全面反映风速的变化。
因此，风力发电场需要采集更多的数据，并借助先进的数据分析技术来进行风速预测。
二、风速预测的方法与技术为了提高风速预测的准确性，研究人员提出了多种方法和技术。
下面简要介绍一些常见的风速预测方法。
1. 统计方法统计方法是一种常见的风速预测方法。
它基于历史数据和统计模型，通过分析过去的风速变化趋势来预测未来的风速。
统计方法简单易行，但在复杂气候条件下的预测准确性较低。
2. 数学模型数学模型是一种基于物理原理的风速预测方法。
它通过建立风速与气象因素之间的数学关系，利用物理模型来预测风速的变化。
数学模型较为准确，但建模过程较为复杂，需要大量的数据和计算资源。
3. 机器学习机器学习是一种基于统计学习理论的风速预测方法。
它利用大量的历史数据，通过训练模型来预测未来的风速。
机器学习方法具有良好的灵活性和准确性，但对数据的质量和数量要求较高。
不同下垫面条件下风随高度的变化特征
刘焕彬，董旭光
selecting the observed wind tower data of a whole year in offshore of Weihai, Xiaying of Changyi and Likou of Haiyang and using the least-squares fitting method. Results showed that variations on wind speed with height of the three wind tower have significant difference. Variations on wind speed with height of Likou wind tower was the complicated and wind shear index was maximum, followed by Xiaying wind tower, and variations on wind speed with height of offshore wind tower were not obvious and wind shear index was minimum. Wind shear index of land wind tower obviously decreased under strong wind conditions, but that of offshore wind tower little changed.
大。 三座测风塔风切变指数 α 分别见表 2，可以看出，里口、下营测风塔 10~30 m、30~50 m、50~70 m
风切变指数的确定对风电场风速推算的影响分析
貌 相 似 ，且 ２座 测 风 塔 高 度 和 风 速 仪 安 装 高 度 相
作者简介 ：李鹏 （９ ９一 ，男 ，助理工程 师 ，从 事供电及送 电方面 的研究 ，Ｅ—ｍ ｉ ｉｅ ｇ７ ８ ２ ＠１６ ｏ １７ ） ａｌ ｍ ｎ７ ８ ３ １ ２ ．ｃｍ。 ：ｌ
合适的方法计算风键 词 ：风切 变指数 ；风速推算 ；影 响分析
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ
由 于风 电机 组 塔 筒 价 格 的变 化 对 风 机 不 同 轮 毂 高
０ 引 言
度 的动 态 收益 会 有 显 著 的 变 化 ，所 以在 风 能 资 源 评 估 时对 轮 毂 高 度 的 选 择 是 很 关 键 的 ，有 的 风 电
电场 内 ，１号测 风 塔 位 于 ２号 塔 东 南 方 向 约 １ ｍ ７ｋ
。测 风 风 速 随高 度 的 变 化 服 从 普 朗 特 经 验 公 式 。在 风 电 处 ，２座测 风塔 及 与风 电场 相 对 位 置 见 图 １ ｏ ｄ ，所 处 地 形 地 场 资 源 评 估 中 ，就 是 根 据 普 朗 特 经 验 公 式 推 导 出 塔 测 风设 备 均采 用 美 国赛 风 Ｎ ｍａ ２ 的风 切 变 指 数关 系 式 分 析 风 速 随 高 度 的变 化 情 况 。
２个 风 电 场 内 分 别 设 有 一 个 测 风 塔 ，其 中 １
有 些 地 区 风 速 随 高 度 增 加 明 显 ，而 有 些 地 区 受 地
度 增 加 的程 度 也 不 同 ，越 到 高 空 变 化 越 小 ，这 种
形 等 因素 的 影 响 风 速 随 高 度 增 加 不 明 显 ，不 同 高 号 测 风塔 位 １号 风 电场 内 ，２号 测 风 塔 位 于 ２号 风
不同风速推算方法的研究
不同风速推算方法的研究作者：王竞马风友来源：《硅谷》2011年第24期摘要：高度的风速换算有不同的计算方法，选取4种不同风况下的测风数据，采用风廓线法、平均指数法、订正系数法和10m高幂率法四种方法，对各塔不同高度风速进行对比分析计算，发现风廓线法计算精度最高，适用性最好，平均指数法基本能够满足工程所需精度，适用性略差，后两种方法适用性较差，特别是10m高幂率法计算精度不能够满足工程要求。
关键词：风速；风切变指数；风能资源评价中图分类号：TK81 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220192－020 引言在风电场设计中，风能资源的评估是一个非常重要的工作，其中拟建轮毂高度处风速的计算则是重中之重。
风速评估的准确与否直接决定了风电场功率等级的评定、50年一遇风速计算等，进而影响机型的选择和发电量的评估，最终影响到风电场项目的经济性评价。
因此，能够准确地评估风机处轮毂高度的风速，是件非常有意义的工作。
风速随高度变化，形成一个垂直风廓线，随水平的变化，则形成一个水平的风廓线。
在风能资源评估工作中，我们比较关心风速随高度的变化情况，也就是垂直风切变。
本文将重点讨论不同高度风速的计算，下文中所讲的风切变均为垂直风切变。
本文将采用指数关系对于风速的垂直变化情况进行论述分析。
1 风切变指数公式在近地层中，风速随高度的变化显著。
造成风在近地层中垂直变化的原因有动力因素和热力因素，前者主要来源于地面的摩擦效应，即地面的粗糙度。
后者主要表现为与近地层大气垂直稳定度的关系。
当大气层结为中性时，湍流将完全依靠动力原因来发展，其计算公式为：2 利用风切变指数计算风速的方法利用风切变指数计算特定高度的风速，是非常普遍的方法。
有许多人士进行了这方面的研究。
朱瑞兆[1]通过对武汉146m铁塔测风数据统计结果分析计算，提出a=0.19较为合适，其他高度风速采用订正系数计算。
观测高度是分段的，相对固定，为了计算某一个高度的风速，则可以利用该高度上下两层的风速观测值进行风切变指数的计算，从而反推该高度的风速。
不同风速推算方法的研究
不同风速推算方法的研究摘要：高度的风速换算有不同的计算方法，选取4种不同风况下的测风数据，采用风廓线法、平均指数法、订正系数法和10m 高幂率法四种方法，对各塔不同高度风速进行对比分析计算，发现风廓线法计算精度最高，适用性最好，平均指数法基本能够满足工程所需精度，适用性略差，后两种方法适用性较差，特别是10m高幂率法计算精度不能够满足工程要求。
关键词：风速；风切变指数；风能资源评价0 引言在风电场设计中，风能资源的评估是一个非常重要的工作，其中拟建轮毂高度处风速的计算则是重中之重。
风速评估的准确与否直接决定了风电场功率等级的评定、50年一遇风速计算等，进而影响机型的选择和发电量的评估，最终影响到风电场项目的经济性评价。
因此，能够准确地评估风机处轮毂高度的风速，是件非常有意义的工作。
风速随高度变化，形成一个垂直风廓线，随水平的变化，则形成一个水平的风廓线。
在风能资源评估工作中，我们比较关心风速随高度的变化情况，也就是垂直风切变。
本文将重点讨论不同高度风速的计算，下文中所讲的风切变均为垂直风切变。
本文将采用指数关系对于风速的垂直变化情况进行论述分析。
1 风切变指数公式在近地层中，风速随高度的变化显著。
造成风在近地层中垂直变化的原因有动力因素和热力因素，前者主要来源于地面的摩擦效应，即地面的粗糙度。
后者主要表现为与近地层大气垂直稳定度的关系。
当大气层结为中性时，湍流将完全依靠动力原因来发展，其计算公式为：2 利用风切变指数计算风速的方法利用风切变指数计算特定高度的风速，是非常普遍的方法。
有许多人士进行了这方面的研究。
朱瑞兆[1]通过对武汉146m铁塔测风数据统计结果分析计算，提出a=0.19较为合适，其他高度风速采用订正系数计算。
观测高度是分段的，相对固定，为了计算某一个高度的风速，则可以利用该高度上下两层的风速观测值进行风切变指数的计算，从而反推该高度的风速。
也有人通过分析计算，找出不同高度与10m高风速的倍数关系，相应高度的风速乘以相应的倍数即可；由于观测高度的不同，分段计算则会出现不同的风切变指数，为了避免出现几个不同的风切变指数，王有禄等[3]就采用建立了不同高度和两变量之间的一元回归方程，该相关方程的斜率就是测风塔的风切变指数；彭怀午等[4]对风切变进行了更进一步的研究，分别采用全部数据、去除3m/s以下风速数据、分速度段（15±0.5）m/s以及风廓线四种方法进行了风切变指数的对比计算，成果显示利用不同高度的年平均风速计算得到的总风切变指数，具有拟合精度高和反映年平均整体水平的特点。
0.18风切变指数
风切变指数（Wind Shear Index）是用来描述大气中风速或风向随高度变化的一种指标。
在气象学中，风切变对于天气预报、航空安全、农业生产、建筑设计等方面都有着重要的影响。
本文将详细介绍风切变指数的概念、类型、测量方法、影响以及预防和减缓措施。
1. 风切变指数的概念风切变指的是在一定的空间范围内，风速或风向随着高度的增加而发生的变化。
风切变指数通常用来量化这种变化的强度。
在气象学中，风切变指数是一个非常重要的参数，因为它可以帮助气象学家理解大气层中的动力结构，并预测可能出现的天气现象，如雷暴、龙卷风等极端天气事件。
2. 风切变的类型风切变主要分为两种类型：垂直风切变和水平风切变。
2.1 垂直风切变垂直风切变指的是风速或风向在垂直方向上的变化。
例如，地面上的风可能是东风，而在高空中则可能转变为西风。
垂直风切变对于对流云的发展和雷暴活动具有重要的影响。
2.2 水平风切变水平风切变是指在水平方向上风速或风向的变化。
这种类型的风切变常见于锋面附近，其中不同的空气团相遇并产生风的差异。
3. 风切变指数的测量风切变指数的测量通常利用气象观测站的数据，包括地面观测站、高空气球（探空仪）、雷达和卫星等。
通过这些设备收集到的风速和风向数据，可以计算出不同高度层之间的风切变指数。
4. 风切变的影响风切变对天气系统和人类活动有着广泛的影响。
4.1 对天气系统的影响风切变对于天气系统的形成和发展具有至关重要的作用。
强烈的垂直风切变有助于对流云的发展，可能导致强雷暴、龙卷风等极端天气的产生。
此外，风切变还会影响气旋的形成和强度，进而影响天气模式。
4.2 对航空安全的影响风切变对航空安全构成严重威胁。
飞机在起飞和降落阶段最容易受到风切变的影响，尤其是低空风切变，可能导致飞机失速或控制困难，从而引发事故。
4.3 对农业和建筑的影响风切变还可能对农业生产和建筑安全造成影响。
在农业领域，强风切变可能导致作物倒伏，影响产量。
影响广西风电开发的主要气象灾害分析及评估
影响广西风电开发的主要气象灾害分析及评估卢小凤;凌俪嘉;周绍毅;何如;罗红磊【摘要】利用1951-2014年广西90个气象站雷暴、结冰、雨凇、大风以及热带气旋资料,对影响广西风电开发的主要气象灾害进行特征分析和影响评估.结果表明:广西各地历年最大风速极值一般出现在3-9月,推算几个代表气象站70m高度50a 一遇最大风速小于37.5m/s;广西雷暴活动频繁,主要出现在每年的4-9月,各风能潜力区受雷暴影响均较大;积冰集中出现在12月至次年2月,积冰影响由桂北向桂南递减,主要影响区为桂北和部分高海拔山区;热带气旋4-12月影响广西,大部分可给风电场带来良好的效益,少数中心进入内陆的破坏型热带气旋可能会造成较大破坏.【期刊名称】《气象研究与应用》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】5页(P52-56)【关键词】风电场;气象灾害;特征分析;影响评估;广西【作者】卢小凤;凌俪嘉;周绍毅;何如;罗红磊【作者单位】广西区气象服务中心,南宁530022;浙江水利水电学院,杭州310018;广西区气象服务中心,南宁530022;广西区气候中心,南宁530022;广西区气象服务中心,南宁530022;广西区气候中心,南宁530022;广西区气象服务中心,南宁530022;广西区气候中心,南宁530022【正文语种】中文【中图分类】P46按照风能资源状况和工程建设条件，广西属于国家划分的第四类风电资源区。
广西风能资源主要集中在湘桂走廊、海拔较高的开阔山地和沿海地区。
近几年风电项目在广西风能潜力区发展速度迅猛、风电容量日益增大，2015年累计核准装机容量达365万千瓦。
但由于风力发电机组是在自然环境下工作，当遭遇灾害性天气影响时，风电场的安全运营会受到威胁，甚至损失惨重。
柳艳香、杜树成等［1－2］分析了影响风电场安全运行的气象灾害种类，郑有飞、杨梦兮、吴琼等［3－5］分别对江苏省、江苏北部沿海、江西省风电场的气象灾害风险进行评估。
风电场风切变指数计算方法汇总
风电场风切变指数计算方法汇总风电场开发建设和风力发电的前提是风能资源评估，对风能资源的正确评估是风电场取得良好经济效益的关键。
风能资源评估的主要目的是确定风电场的装机容量、风力发电机组选型及布置等。
而确定风电场合适风力发电机组选型及其安装高度的一个重要依据就是风切变指数。
本文汇总了风切变指数的5种不同的计算方法，供大家根据风电场的实际情况选择合适的计算方法，减小风切变指数的计算误差。
1.风切变指数定义在近地层中，风速随高度的变化显著。
造成风在近地层中垂直变化的原因有动力因素和热力因素，前者主要来源于地面的摩擦效应，即地面的粗糙度，后者主要表现为与近地层大气垂直稳定度的关系。
当大气层结为中性时，湍流将完全依靠动力原因来发展，这时风速随高度变化服从普朗特经验公式：*0()ln u z u z k z =（1） 式中：k 为von Karman 常数，k=0.4；u*为摩擦速度，u*=（τ/ρ）1/2，其中τ为表面剪切应力，ρ为空气密度。
假设混合长度随高度变化有简单指数关系，由此推导的风切变指数律为：()n n i iz u u z α=（2） 式中：un 和ui 分别为高度在z n 和zi 处的风速，α为风切变指数。
2.风切变指数的影响因素风切变指数受大气稳定性的影响严重，在中性（neutra l ）、稳定（stable ）与不稳定（unstab l e ）等不同大气条件下，风廓线的变化很大。
此时，需要考虑大气稳定性的影响，式（1）表示的对数律公式需要进行大气稳定性的修正，修正后的表达式为*0()ln()u z u z k z ϕ=-（3） 式中：φ为与大气稳定性相关的函数，不稳定条件时φ为正值，稳定条件时φ为负值，中性条件时φ为零。
大气稳定性可以采用Ric h ardso n 数来描述，其表达式为2()i t g z R u T z∂∂=∂∂（4） 其中：g 为重力加速度，一般取g=9.81m/s 2；T 为计算层的平均温度，K ；t 为在高度z 处的温度；u 为在高度z 的风速。
风切变和塔影效应对风力机变桨距控制的影响分析
风切变和塔影效应对风力机变桨距控制的影响分析随着清洁能源的重要性不断突显，风力发电作为一种无污染、可再生的清洁能源也得到了越来越广泛的应用。
而对于风力机的变桨距控制技术，尤其需要注意风切变和塔影效应两个因素对其影响，以保证风力发电系统的安全、稳定和高效运行。
风切变是指在水平方向上，气流的速度和方向发生改变的现象。
在垂直方向上，由于大气层的不同环境，气流速度也会发生相应的变化。
尤其是在近地面区域和丘陵山地地带，这种变化就更加明显。
风切变所带来的影响，主要是风力发电机组在不同高度上所受到的风力载荷不同，进而造成叶片的受力情况不均衡，甚至会引起迎风面和背风面之间的气动不稳定现象。
针对这一问题，风力发电技术中引入了变桨距控制技术。
其主要原理是通过改变叶片的角度，使得风力发电机组在不同高度上受到的风力载荷尽量保持均衡，从而保证转子的受力情况相对稳定。
但是，在风切变影响较为严重的情况下，叶片的角度需要不断地调整，才能保持距离合适，进而确保风力发电机组的安全运行。
如果不能及时、准确地调整角度，则会影响转子的稳定性，有可能导致风力发电系统的故障或事故。
除了风切变外，塔影效应也是影响风力机变桨距控制的重要因素之一。
塔影效应是指在建筑物、水面、峡谷等挡风的障碍物后方，风流受到阻挡，形成了一个低风速、低压力的区域。
在风力发电机组靠近地面区域或丘陵山地地带时，塔影效应相对更为显著，会导致风力发电机组在不同区域受力不平衡，进而影响转子的稳定性和运转效率。
针对塔影效应，风电技术中引入了塔影补偿技术。
其主要原理是通过在风力发电机组的控制系统中加入一个塔影补偿控制策略，及时调整叶片的角度，使得风力发电机组在不同高度上受到的风力载荷尽量保持一致，从而保证转子受力情况相对稳定。
通过塔影补偿技术，可以减小塔影效应对风力机变桨距控制的影响，提高风力发电系统的安全性和运行效率。
总之，风切变和塔影效应是影响风力机变桨距控制的两个重要因素。
最新风资源评估中几个重要参数及其定义
风资源评估中几个重要参数及其定义
风资源评估中几个重要参数及其定义
计鹏新能源
关键词: 风电场风切变指数风速
空气相对于地球某一固定地点的运动速率，风速的常用单位是m/s 。
平均风速：一定时段内，数次观测的风速的平均值。
一般表达方式为
[m/s]。
瞬时风速：某时刻空间某点上的真实风速，由平均风速和脉动风速组成。
风切变：风速随高度的变化规律称之为风切变，在大气边界层中，风速随高度发生变化，其变化规律称为风速廓线，一般以对数或幂指数方程形式表现，其指数α就是风切变指数。
湍流强度：反映脉动风速的相对强度，是衡量风稳定性的重要指标。
其计算公式如下，是脉动风速的均方差与平均风速的比值。
风能：空气运动的动能
风功率密度：单位面积时，风能具有的功率(W/m2)，计算公式如下：
风向：指风的方向，通常用16个方位来表示风向。
按照月或者年统计风向变化的平均值，可以绘制出风向玫瑰图。
50年一遇最大风速：风电场在设计时，从安全性和经济性综合考虑，要合理确定一个设计最大风速，这个值是要间隔相当时期才会出现的(间隔的时期为重现期)，根据全国风能资源评价技术规定，风电场设计的重现期为50年，即50年一遇最大风速。
代表年风资源数据：根据风电场附近气象站等长期测站观测数据，用相关分析的方法将验证后的风电场测风数据订正为一套反映风电场长期平均水平的代表性数据，即风电场代表年的逐小时风速风向数据。
原标题:风资源评估中几个重要参数及其定义。
风电场风资源评估中风切变指数的应用研究
风电场风资源评估中风切变指数的应用研究摘要：我国一些大型的风电场风资源评估方式还不够完整，对风电场资源进行有效的评估，才能风切变指数中的一些重要指标作为参考，主要有几个计算风切变指数的各不一样的方法，算出来的指数再依照幂律公式进行推算得出高度的风速，分别分析几组不同的数据和实际车测出来的风速进行比较和探究，最后选择精确度最高的计算方法，才能得到准确的风切变指数。
关键词：风资源风切变指数应用研究计算公式引言：我国是一个能源资源比较丰富的国家，能源的开发和利用关系到国家的经济利益和社会进步以及国家安全。
但是目前我国的能源比较紧张，环境问题也一天比一天严重。
乃至全世界也都比较关心国家能源的问题，都在积极考虑研究开发新能源，达到经济可持续发展的目的。
目前开发的新能源中，逐渐兴起和发展的是风能和风电技术，越来越多的风电场被建立起来。
然而风电场建设和风力发电的基础就是对于风能资源的评估。
其主要的目标就是探究清楚风能资源的性能为了更好装置风电场的装机能量和选择风电设备的类型提供可以参考的数据，这样可以节省一些可以避免的工作，提高工作的效率，还能够方便对整体项目技术的评估和经济消耗的评估。
我们在选择风电场的发电机组的类型和安装高度的问题的时候要把风切变指数考虑到其中。
最近几年风能资源在我们实际生活中的应用越来越广泛，对于研究工作的要求也越来越高。
风切变指数在风能资源评估中占据相当重要的因素，在计算发电机的发电流量的时候就需要计算出轮毂高低的状况，相关评估方法中提出要想计算出高度的风速就要依照风切变指数和安装仪器测得的高度。
所以，风切变指数的误差程度关系着计算风机轮毂的高度情况，直接影响此风电场的经济利益。
风切变指数的概念因为在接地地面层中。
风速会随着地面高度的增高而变大，这是因为地面因为比较粗糙而且接地地表面的大气呈垂直状态。
风切变指数就是反映风速在相垂直于风面的变化情况。
数值的大小就能呈现风速的快慢，数值大风速就快，数值小风速就小。
基于不同风切变指数算法的风场风速推算精度分析
基于不同风切变指数算法的风场风速推算精度分析谷新波;吴焕波;徐丽娜;魏薇【摘要】文章采用内蒙古某风场测风塔3 a逐10 min风速实测数据,基于5种算法计算不同高度层间风切变指数,分别进行风速实例推算,对比分析各种算法的精度.结果表明:去除小风速数据算法(M2)较其他4种算法的变异系数小,推算风速精度总体最高;同一算法中,不同高度层间风切变指数随高度层高度和层间高度差增加而增大,非相邻层间风切变指数随高度差增加而增大;同一算法中,年平均风速推算比月平均风速推算精度更高,相邻层间风速推算较非相邻层间风速推算精度高,且相邻高度层越高精度越高,非相邻层间风速推算,高度差越小精度越高.该研究结果对风场建设可行性论证和风资源评估,及开展风场轮毂高度风速的推算、预测具有较好的指导意义.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2019(037)009【总页数】6页(P1362-1367)【关键词】风切变指数;风速推算;推算精度;风廓线拟合【作者】谷新波;吴焕波;徐丽娜;魏薇【作者单位】内蒙古气象服务中心, 内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象服务中心, 内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象服务中心, 内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古气象科学研究所, 内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TK81;TM6140 引言目前，在可再生能源开发利用中，风能利用技术和风资源开发发展迅速[1]。
风电场建设可行性论证及风能资源评估需要确定风电场装机容量、风力发电机组选型和布置，而风切变指数是确定风电场风力发电机组选型及其安装高度的一个重要依据[2]~[4]。
随着我国风电事业的快速发展，风能可开发利用区域逐步缩小，风电建场区域逐步呈现出从风资源较好地区向风资源一般地区转移、从简单平坦地区向复杂地形地区转移的趋势，进一步增大了风资源评估、风电场选址及可行性论证难度。
因此, 风电场风切变技术方法研究也越来越受到各研究机构、电力部门及风电企业的重视[5]~[8]。
风切变指数对风电场风力发电机组选型的影响
风切变指数对风电场风力发电机组选型的影响风切变指数对风电场风力发电机组选型的影响2014年12月31日，国家发改委下发《关于适当调整陆上风电标杆上网电价的通知》，明确对陆上风电继续实行分资源区的标杆上网电价政策，并将第Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类资源区风电标杆上网电价下调0.02元/千瓦时，第Ⅳ类资源区风电标杆上网电价保持不变。
按规定，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类风资源区外的所有地区均为Ⅳ类风资源区，主要集中于中国的中、南部广大地区，包括山西、安徽、云南、贵州等诸多省份。
第Ⅳ类风资源区开发难度远高于前三类地区，业界常将第Ⅳ类风资源区笼统地称为为低风速地区。
低风速地区普遍风资源条件不佳，除此之外，第Ⅳ类风资源区一般不利于成片开发，如云南、贵州、安徽、山西等地，山地众多，地形复杂，部分地区植被茂密，会极大地影响发电量。
在大气边界层中，风速随高度发生变化，其变化规律称为风速廓线。
一般以对数或幂指数方程形式表现，其公式为α——风切变指数风，其反应的是风速随高度的变化规律，将直接影响风力发电机组轮毂高度的选取，同时，间接影响风电场建设成本。
那么，风切变指数与机型选择及发电量的关系是怎样的呢？以山西省为例，根据数据统计，对低速（5.5-6.5m/s）的风场，风速每增加0.1m/s，发电量可增加4%左右，若风切变指数在0.08以上，提高风力发电机组的轮毂高度对提高发电量来说是重要途径。
现以1.5MW机组为例，当风速为6m/s时，将轮毂高度从70m 提高到85m和从65m提高到85m，风速提高可见下表：从统计资料看，山西省有些风电场可以从提高轮毂高度来提高发电量如下表所示：即使存在诸多困难，但由于低风速地区电价高、限电少，其开发风电的前景仍被业界看好，事实上，只要在控制成本的前提下尽力提高发电量，第Ⅳ类风资源区的风电项目是可以保持盈利的。
风切变对风电场发电量变化趋势的影响分析
风切变对风电场发电量变化趋势的影响分析0引言风能是自然界产生的取之不尽、用之不竭而又不会产生任何污染的可再生能源。
近两个世纪以来，在常规能源告急和环境污染的双重压力下，风电因其自身独有的优点，在很短的时间内便获得了巨大的发展。
我国风电事业起步较晚，但作为全球风能资源最为丰富的国家之一，我国的风电发展在短短数十年间取得了巨大的成就。
2013年我国（不包括台湾地区）新增装机容量为16088.7MW，累计装机容量为91.41GW，均处于全球第一位。
但是，随着我国风电事业的逐步发展，全国风电总装机量的逐步增大，风能可利用区域的逐步缩水，未来我国风电在继续快速发展的同时，已经呈现出如下的不利趋势：（1）风电建场区域从风资源较好地区向风资源一般地区转移；（2）风电建场区域从简单平坦地形向复杂地形转移；（3）风电建场区域从人口稀少地区向人口密集地区转移；（4）风电建场区域从较好气候环境向较差气候环境转移。
这些变化无疑都大大增加了未来风资源评估及风电场微观选址工作的难度，因此必须采取更多的技术手段去保证未来风电场在更差的风资源状况下能够达到一定的发电量。
目前常用的技术手段分为增加叶轮直径、提升轮毂高度、改进控制策略、优化功率曲线、降低风机损耗等等。
前些年由于技术本身的限制，风力发电机组在达到一定高度后很难再次加高，采用混凝土承台等手段虽然可以使轮毂高度获得提升，但效果并不明显且耗资巨大。
随着近年来材料、工艺、运输等手段的不断进步，大范围提升风机轮毂高度已经变得可行。
目前国内并没有针对同种风机不同高度下发电量及经济性的详细测算与分析。
本文通过对低风速复杂地形前提下不同的风电场开发案例进行测算，分析在安全风速前提下提升风力发电机塔筒高度对于提升风电场发电量、进而提升风电场收益的促进程度，结合风电场经济效益给出最佳塔筒高度的计算模式。
并对不同高度下，影响发电量提升效果的主要因素进行分析。
1案例基本概况案例一拟开发风电场场址海拔高程为950m-1130m，场区植被密度较低，地形为黄土丘陵沟壑。
对风电功率预测系统中预测精度的讨论
对风电功率预测系统中预测精度的讨论杨桂兴;常喜强;王维庆;姚秀萍【摘要】Prediction of the output power in a wind farm is needed as to use wind power rationally and to increase the economical efficiency of the power system. This paper discussed and analyzed reasons of the inaccuracy in the wind power forecasting system in wind farm8. Then, improvement is made on the current forecast system model and on the processing method for the basic data. Discussions are also presented on the reasons of inaccuracy due to the effects on Lhe forecast system by the wind farms interconnected with power grids, and corresponding solutions are proposed. Finally, it elaborates on the further work to increase the prediction accuracy.•%为了合理地利用风电,提高电力系统经济性,需要对风电场输出功率进行预测.针对目前风电场输出功率预测系统中预测结果缺乏足够精度的因为展开分析和讨论,在此基础上对预测模型中存在的问题以及对基础数据的处理方法进行了改进,并结合并网型风电场给预测系统带来的预测精度不准确的因为展开讨论,提出了解决方案,最后阐述了对提高风电功率预测精度还需要进一步做的工作.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2011(027)001【总页数】5页(P67-71)【关键词】风电功率预测;预测模型;数据处理;运行方式;预测精度【作者】杨桂兴;常喜强;王维庆;姚秀萍【作者单位】新疆大学,电气工程学院,新疆,乌鲁木齐830008;新疆电力调度通信中心,新疆,乌鲁木齐,830002;新疆大学,电气工程学院,新疆,乌鲁木齐830008;新疆电力调度通信中心,新疆,乌鲁木齐,830002【正文语种】中文【中图分类】TM614随着全球气候问题以及能源危机的出现，人类对可再生能源的依赖越显突出。
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相邻高度 /m 1 号塔风切变指数 2 号塔风切变指数
由于风电机组塔筒价格的变化对风机不同轮毂高 度的动态收益会有显著的变化，所以在风能资源 评估时对轮毂高度的选择是很关键的，有的风电 场建设因风能资源评价失误，建成的风电场达不 到预期的发电量，造成很大的经济损失。所以本 文以内蒙古的两个风电场为例，分析风切变指数 在风电场风速推算中的影响。
1 风电场地理位置及测风塔概况
定也要利用风资源数据计算得出的风切变指数进
行分析评价。由于目前大多数风电场测风塔的安
装高度为 70 m，即风速仪的安装高度在 10 ～ 70 m
之间。而且风速仪的安转个数是有限的，一般只
选择有代表性的几个高度，而风电机组的轮毂高
度并不一定就是测风仪的安装高度，所以要根据
现有的测 风 数 据 并 利 用 计 算 所 得 的 风 切 变 指 数，
（ 1. 内蒙古送变电有限责任公司，内蒙 呼和浩特 010020； 2. 内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020）
摘要： 基于内蒙古地区地形相似、相距约 18 km 的两个风电场内 2 个测风塔共 10 个测风高度完整一年的 测风资料，根据普朗特经验公式推导出的风切变指数关系式，采用 4 种不同的方法计算各相邻高度间的 风切变指数。根据风切变指数的计算结果分析风速随高度的变化情况，通过不同方法的对比分析，选择 合适的方法计算风切变，为确定风电场适宜的轮毂高度提供参考。
度风速变化的影响分析。
（ 1） 采用全部数据计算风切变指数
如果测风塔数据完整率高，没有数据缺测现
象，可采 用 全 部 数 据 计 算 风 切 变。 计 算 方 法 为：
将全部数据按不同测风高度，在每一测风时间点，
利用指数关系式进行不同高度间的风切变指数计
第3 期
李 鹏，等 风切变指数的确定对风电场风速推算的影响分析
（ 3） 取平均风速后计算风切变指数 该计算方法为： 将各个高度完整一年的数据， 分别计算各个高度的平均风速，根据平均风速计 算结果利用指数关系式进行不同高度间的风切变 计算。两测风塔各相邻高度间风切变指数计算结 果见表 4。
表 4 用平均风速风计算的风切变指数值 Tab． 4 Wind shear exponent in different adjacent height calculated from average wind speeds
1 号塔风切变指数 α 2 号塔风切变指数 α
0. 13
0. 01
0. 22
0. 13
0. 29
0. 24
0. 20
0. 19
0. 10
0. 18
由表 3 的计算结果可以看出，1 号风电场各 相邻高度间风切变指数的变化规律与方法 1 中计 算结果的变化规律一致，但不同的是 10 ～ 30 m 和 60 ～ 70 m 风切变值明显高于方法 1 中的计算 结果，而 50 ～ 60 m 的切变值低于方法 1 中的结 果，原因是对数据进行筛选的结果，说明在10 ～ 30 m 和 60 ～ 70 m 在 3 m /s 以下风速存在的数量 较多，对其进行去除后导致了计算结果的偏大。 2 号风电场各相邻高度间风切变指数的变化规律 与方法 1 中计算结果的变化规律一致，而且数值 很接近。
相邻高度 /m 60 － 70 50 － 70 50 － 60 30 － 50 10 － 30
1 号塔风切变指数 2 号塔风切变指数
－ 0. 02
0. 01
0. 20
0. 13
0. 39
0. 23
0. 17
0. 19
0. 02
0. 18
由 表 2 的 计 算 结 果 可 以 看 出，1 号 风 电 场 10 ～ 30 m 风切变很小，随着高度的增加风切变值 逐渐增大，之后又逐渐减小。在 50 ～ 60 m 切变值 最大，50 ～ 70 m 切变值又减小，而 60 ～ 70 m 切变 已经表现为负值，这说明 1 号风电场 60 ～ 70 m 风 速随高度的增加已无明显变化。2 号风电场各相 邻高度间风切变指数的变化规律与 1 号风电场相 同，但 2 号风电场 10 ～ 30 m 风切变值高于 1 号风 电场 10 ～ 30 m 风切变值，到 60 ～ 70 m 风速随高 度的增加变化很小。由此计算结果分析，本风电 场 60 m 以上风速随高度的增加已不明显，建议风 电机组轮毂高度不宜选择 60 m 以上的高度。
面剪切应力； ρ 为空气密度。
假设混 合 长 度 随 高 度 变 化 有 简 单 指 数 关 系，
由此推导的风切变指数律［3］为：
( ) un = ui
zn zi
α
（ 2）
式中： un 和 ui 分别为高度在 zn 和 zi 处的风速； α
即为风切变指数。
3. 2 风切变指数的计算方法及结果分析
风资源评价中，风切变指数是涉及风力机安 全的一个重要参数［4，5］，风力机的设计和选型都要 考虑风切 变 指 数 的 大 小［6］， 风 电 场 轮 毂 高 度 的 确
关键词： 风切变指数； 风速推算； 影响分析
中图分类号： TP391 文献标识码： A
0 引言
风力发电是可再生能源形式之一，对于节约 能源、保护 环 境 和 促 进 发 展 具 有 重 要 作 用［1］。 随 着科学技术的不断进步，大规模开发利用风能资 源已成为可能。风电场就是应用现代科学技术大 规模利用风能的一种方式，而风能资源评估是整 个风电场建设、运行的重要环节，是风电项目的 根本，对风能资源的正确评估是风电场建设取得 良好经济效益的关键。在对风电场进行风能资源 评估时，主要是选择风电场内具有代表性的测风 塔的测风数据，对其各个高度的风速、风功率密 度、风向和风能频率以及湍流强度、风切变指数 等风资源指标进行分析计算，其目的是选出适宜 该风电场的合适机型和安装高度，以充分利用风 能资源，降低投资成本，取得更好的经济效益。
判断风速随高度的变化情况，选出合适的轮毂高
度并推算风电机组实际安装高度处的风速进行风
资源的评估论证。但由于地形因素等的影响，风
流过时，某些高度层的风速会加速，将改变风廓
线的形状，进而影响不同高度的风切变指数，所
以，风切变指数的计算结果不同，对某些高层风
速的评价结果将不同。本文采用以下 4 种方法计
算风切变指数，探讨各方法的计算结果对不同高
（ 2） 去除 3 m /s 以下风速后计算风切变指数 风机的切入风速一般在 3 ～ 4 m / s，3 m / s 以 下风速对风机功率没有贡献，且在小风速下，数 据误差大。该方法是： 去除 3 m /s 以下风速，在 剩余每一测风时间点，利用指数关系式进行不同 高度间的风切变计算。两测风塔各相邻高度间风 切变指数计算结果的平均值见表 3。 表 3 去除 3 m /s 以下风速风切变指数计算结果的平均值
第 28 卷第 3 期 2012 年 3 月
电力科学与工程 Electric Power Science and Engineering
专栏·新能源技术 NEW ENERGY TECHNOLOGY
Vol. 28，No. 3 7
Mar．，2012
风切变指数的确定对风电场风速推算的影响分析
李 鹏1 ，冯长青2 ，韩小平2
3 风切变指数的计算方法及结果分析
3. 1 风切变指数的定义 在近地层中，风速随高度有显著的变化，记
录表明，在 0. 25 s 内，风速可以由 27 m / s 突变到 37 m / s［2］。造成风在近地层中垂直变化的原因有
动力因素和热力因素，前者主要来源于地面的摩
擦效应，即地面的粗糙度，后者主要表现为与近
2 个风电场内分别设有一个测风塔，其中 1 号测风塔位 1 号风电场内，2 号测风塔位于 2 号风 电场内，1 号测风塔位于 2 号塔东南方向约 17 km 处，2 座测风塔及与风电场相对位置见图 1。测风 塔测风设备均采用美国赛风 Nomad2，所处地形地 貌相似，且 2 座测风塔高度和风速仪安装高度相
2 不合理数据的验证
根据 GB / T18710 － 2002 标准，对测风塔主要 参数进行合理性分析，经统计计算 1 号、2 号测 风塔的 有 效 数 据 完 整 率 都 在 97. 0% 以 上，满 足 GB / T18710 － 2002 《风 电 场 风 能 资 源 评 估 方 法》 中有效 数 据 完 整 率 应 在 90% 以 上 的 要 求。根 据 GB / T18710 － 2002 标准，对不合理数据再次进行 判别，挑出符合实际情况的有效数据，回归原始 数据组。根据测风塔的相关关系以及可供参考的 传感器同 期 记 录 数 据， 经 过 分 析、 处 理、 替 换， 整理出测风塔连续一年的实测风速风向数据，使 其有效数据完整率达到 100% 。
2号 N40°11'56" ， E107°23'05″
海拔高度 /m
1 206
1 236
测风时段
2007. 6. 1 ～ 2008. 5. 31 2007. 6. 1 ～ 2008. 5. 31
塔高 /m
70
70
测风高度 /m 风向高度 /m
70 /60 /50 /30 /10 70 /10
70 /60 /50 /30 /10 70 /10
风速随高度的增加将有显著变化，但由于地 球表面粗糙 度 不 同， 风 速 随 高 度 的 变 化 也 不 同， 有些地区风速随高度增加明显，而有些地区受地 形等因素的影响风速随高度增加不明显，不同高 度增加的程度也不同，越到高空变化越小，这种 风速随高度的变化服从普朗特经验公式。在风电 场资源评估中，就是根据普朗特经验公式推导出 的风切变指数关系式分析风速随高度的变化情况。
图 1 2 座测风塔与风电场相对位置示意图 Fig． 1 Position map of two masts and wind farms