风能资源评估
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1公里
0.5公里
23
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2.2 参考站点选择
要求： 具有30年以上规范的测风记录，且连续性较好 有同期的测风数据，且与测风塔同期数据相关性较好 靠近风场，且与风场地形条件相似 四周较开阔
24
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2.3 数据收集
序号
资料名称
内容描述
1
测风塔测风数据
3）测量位置应选择在风场主方向的上风向位置。
2 测风塔数量应满足风能资源评估要求，并依据风场地形复杂程度而定。
22
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2.1 测风塔定位
地形
简单地形，如：非常平坦，只 有一些粗糙的变化 较复杂的地形，如：起伏的山 峦或者粗糙的表面（如森林） 非常复杂的地形，如：山脊
在风机位置和最近的测风塔 之间建议的最大距离 2公里
✓ 用各月的风速（或风功率密度）日变化曲线图和全年的风速（或风功率密度） 日变化曲线图，与当地同期的电网日负荷曲线对比；风速（或风功率密度） 年变化曲线图，与当地同期的电网年负荷曲线对比，两者相一致或接近的部 分越多越好，表明风电场发电量与当地负荷相匹配，风电场输出电力的变化 接近负荷需求的变化。
✓ 风速的日变化和季节变化要小。
4
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V 2
()
12 .1 基本概念
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。 P(V)A (V2)1AV 3
22 风功率密度：气流垂直通过单位截面积的风能。
ρ为空气密 度
P 1V3
2
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
全国风能区划
15
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内蒙自治区风速年变化类 型
16
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内蒙自治区风能区划图
17
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内蒙自治区风能区划
18
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内蒙自治区风能区划
19
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内蒙自治区风能区划
20
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1.3 风速分布
风速v的威布尔分布概率密度函数表达为：
f(v)k(v)k1ex p v k
cc
c
10
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11
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U
1.4 湍流强度
湍流强度：脉动风速的均方根与平均风速的比值，即 I u2 U
u为脉动风速值（采样时间间隔≦3s），U 为平均风速
2
4
6
气象站风速（m/s）
1）y=ax+b 2）订正值△=a（V代表年-V测风年） 3）代表年=测风年+订正值△
33
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5. 风能要素分析
34
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5.1 风能要素分析的内容
各高度风速和风功率密度日、年变化及其平均状况 风向频率和风能密度的方向分布 风速和风能频率分布 全年有效风速小时数 全年不同高度的风速频率Weibull分布 50年一遇大风 湍流强度 风切变指数 空气密度
8
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1.3 风速分布
风速分布：用来表示风速概率分布的函数（簇）。 通常用于拟合风速分布的线型很多，有瑞利分布、对数正态分布、 分布、双参数威布尔分布、三参数威布尔分布等，也可用皮尔逊曲线 进行拟合。但威布尔分布双参数曲线，普遍认为适用于风速统计描述 的概率密度函数。
9
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方法：十六扇区相关性分析 大风年（测风年＞代表年）：负订正 小风年（测风年＜代表年）：正订正
31
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4.2 十六扇区相关性分析
32
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4.2 十六扇区相关性分析
70m风速 25 （m/s） 20
15 10
5 0
0
S
y = 2.549 x + 2.131 R2 = 0.656
风电场内机组位置的排列取决于风能密度的方向分布和 地形的影响。在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向， 或两个方向接近相反的主风向。在山区主风向与山脊走向垂 直为最好。
39
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5.4 风速和风能频率分布
频率%
70m
16
风功率密度 风速
14
12
10
8
6
4
2
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 风速区间m/s
风能资源评估
内容概要
1.风能相关知识介绍 2.数据收集 3.测风塔数据检验与补全 4.代表年订正 5.风能要素分析
2
可研报告
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1. 风能相关知识介绍
3
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1.1 基本概念
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。
29
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4. 代表年订正
30
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4.1 目的与方法
目的：将验证补全后的风电场测风年数据订正为一套反映 风电场长期平均水平的代表性数据。
代表年确定方法：根据气象站近30年各年（各月）平均风 速，选择年平均风速等于或接近30年年平均风速的年份， 定义为平均风速年。
＜2.0 m/s
50m/10m高度小时平均风速差值
＜4.0 m/s
50m/30m高度风向差值
＜22.5°
表3 主要参数的合理变化趋势参考值
主要参数 1小时平均风速变化 1小时平均温度变化 3小时平均气压变化
合理变化趋势 ＜6 m/s ＜5℃ ＜1 kPa
注：各地气候条件和风况变化很大，表中所列参数范围供检验时参考，在数据超出范围时应根据当地风况特点加以分析判断。
值。它是度量相对于风速平均值而起伏的湍流的强弱。
12
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1.5 风能资源评价
风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间 序列进行分析，估算出该区域的风能资源储量，并对其 风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。
13
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全国风能区划
14
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28
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3.2 数据补全
数据补全包括：缺测数据和不合理数据的处理。 目的:整理出一套连续一年完整的风场逐小时测风数据。 方法与步骤：
✓经检验后挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组。 ✓相关性不合理数据处理：采用测风塔实测风切变幂律公式进行计算，替换 各高度风速相关性不合理数据。对比同一测风塔不同高度风向，综合分析后 替换风向相关性不合理数据。 ✓缺测数据处理：采用相邻测风塔或者参考气象站同期数据与之进行相关分 析，用得到的相关方程对缺测数据进行补全。 ✓不合理气温、气压数据处理：分析实测气温、气压数据，对比参考气象站 相应观测资料，替换气温、气压趋势性不合理数据。
6
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粗糙度等级 表
7
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1.2 风速变化
风速日变化 一般，近地层白天午后最大，夜间和清晨最小； 上层白天午后风小，夜间风大； 风的日变化幅度，晴天比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。
风速年变化 一般，北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；我国大部 份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风最大。
至少连续一年完整的逐时测风数据
2
气象站探测环境实地勘察报告
气象站历史、地理位置、地形、障碍物、迁址记 录以及所使用测风仪器变更情况
✓ 气温、气压、水气压、湿度、多年极端最高/最低
气温、年均沙尘暴日数、平均雷暴日Байду номын сангаас、多年最
大风速（极大风速）、多年平均降水量、多年平
均蒸发量、最大降雨量、最大冻土深度、最大积
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5.2 各高度风速和风功率密度月、日变化及其平均状况
注：风功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响，是风电场风能资源的综合指标。 风功率密度等级达到或超过 3 级风况的风电场才具有开发价值。
38
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5.3 风向频率和风能密度的方向分布
40
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5.5 全年有效风速小时数
高度（m）
70m 60m 40m 30m 10m
3～25m/s
8083 8085 8053 8102 7997
4～25m/s
7408 7425 7382 7430 7234
5～25m/s
6686 6685 6632 6663 6152
总数
8784 8784 8784 8784 8784
2. 数据收集
21
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2.1 测风塔定位
定位原则：
1 测风塔安装位置应具有代表性
不能在风场海拔最高处， 如山顶，也不能放在风场
中间。
1）测风塔安装点应在风电场中有代表性，并且周围开阔；
2）测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况有负面影响， 选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法避开，则要求测风点距离障 碍物的距离大于10倍障碍物的高度。
5.7 50年一遇最大风速
气象站
测风塔风速（m/s）
测风塔10m与气象站大风相关
25 y = 0.9195x + 1.4311 R2 = 0.7699
27
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3.1 数据检验
表1 主要参数合理范围参考值
主要参数 平均风速
风向 平均气压（海平面）
合理范围 0≤小时平均值＜40m/s 0°≤小时平均值＜360° 94 kPa＜小时平均值＜106 kPa
表2 主要参数的合理相关性参考值
主要参数
合理相关性
50m/30m高度小时平均风速差值
3. 测风塔数据检验与补全
26
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3.1 数据检验
数据检验包括完整性、合理性、合理相关性和合理变化趋势检验。 《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710.2002）：风电场测风有效数据 完整率应≥90%，有效数据完整率计算公式：
有效数据完整率=(应测数目－缺测数目－无效数据数目)/应测数目×100%
35
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5.2 各高度风速和风功率密度日、年变化及其平均状况
W/m2
70m
风功率密度 风速
m/s
600
10
500
8
400 6
300 4
200
100
2
0
0
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 月份
W/m2
70m
风功率密度 风速
m/s
500
9
450
8
400
7
350
6
300
5
250
200
4
150
3
100
2
50
1
0
0
00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 时间h
季节变化明显：冬春季较大，夏秋季较小 日变化：白天较小，晚上较大 （不同地方，变化规律不同）
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5.2 各高度风速和风功率密度月、日变化及其平均状况
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。
风向：风的来向为风向。风向观测是用16个方位或0°—360°数值来 表示。静风用“C”表示。
雪深度等数据（涉及最大/小值均需提供对应出现
3 气象站多年（近30年）气象要素
时间）
✓ 气象站多年平均风向玫瑰图（16扇区）
✓ 气象站近30年逐月平均风速表
✓ 气象站近30年历年最大风速记录（包括风速、风
向数据及其发生时间）
4
气象站同期测风数据
与测风塔同期的逐时风向风速资料
25
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其中，应测数目表示测量期间的小时数； 缺测数目表示没有记录到的小时平均值数目； 无效数据数目表示确认为不合理的小时平均值数目。
《风电场风能资源测量方法》（GB/T 18709.2002）：现场测风应连续进且
不少于一年，现场采集的测风数据完整率应在98%以上。
缺测率小于2%
数据合理性、合理相关性和合理变化趋势参考值见表1～表3
风向（风速）的总频率之比的百分率称为某个风向的频率。
风向玫瑰图：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。
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。
5
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1.2 风速变化
风速随高度的变化 风速随高度增加而增大，推荐用幂定律拟合，得到风切变指数。根 据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高 度的风速。 α为风切变指数
41
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5.6 全年不同高度的风速频率Weibull分布
由于地理、气候特点的不同，威布尔分布的参数也截然不同。
k值一般在1和3之间变化，在欧洲k值一般都取2，k值越大说明风 速的波动越小，越适合风力发电。
另外，k值会随着高度的增加而微量的增大。
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0.5公里
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2.2 参考站点选择
要求： 具有30年以上规范的测风记录，且连续性较好 有同期的测风数据，且与测风塔同期数据相关性较好 靠近风场，且与风场地形条件相似 四周较开阔
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2.3 数据收集
序号
资料名称
内容描述
1
测风塔测风数据
3）测量位置应选择在风场主方向的上风向位置。
2 测风塔数量应满足风能资源评估要求，并依据风场地形复杂程度而定。
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2.1 测风塔定位
地形
简单地形，如：非常平坦，只 有一些粗糙的变化 较复杂的地形，如：起伏的山 峦或者粗糙的表面（如森林） 非常复杂的地形，如：山脊
在风机位置和最近的测风塔 之间建议的最大距离 2公里
✓ 用各月的风速（或风功率密度）日变化曲线图和全年的风速（或风功率密度） 日变化曲线图，与当地同期的电网日负荷曲线对比；风速（或风功率密度） 年变化曲线图，与当地同期的电网年负荷曲线对比，两者相一致或接近的部 分越多越好，表明风电场发电量与当地负荷相匹配，风电场输出电力的变化 接近负荷需求的变化。
✓ 风速的日变化和季节变化要小。
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V 2
()
12 .1 基本概念
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。 P(V)A (V2)1AV 3
22 风功率密度：气流垂直通过单位截面积的风能。
ρ为空气密 度
P 1V3
2
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
全国风能区划
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内蒙自治区风速年变化类 型
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内蒙自治区风能区划图
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内蒙自治区风能区划
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内蒙自治区风能区划
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内蒙自治区风能区划
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1.3 风速分布
风速v的威布尔分布概率密度函数表达为：
f(v)k(v)k1ex p v k
cc
c
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U
1.4 湍流强度
湍流强度：脉动风速的均方根与平均风速的比值，即 I u2 U
u为脉动风速值（采样时间间隔≦3s），U 为平均风速
2
4
6
气象站风速（m/s）
1）y=ax+b 2）订正值△=a（V代表年-V测风年） 3）代表年=测风年+订正值△
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5. 风能要素分析
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5.1 风能要素分析的内容
各高度风速和风功率密度日、年变化及其平均状况 风向频率和风能密度的方向分布 风速和风能频率分布 全年有效风速小时数 全年不同高度的风速频率Weibull分布 50年一遇大风 湍流强度 风切变指数 空气密度
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1.3 风速分布
风速分布：用来表示风速概率分布的函数（簇）。 通常用于拟合风速分布的线型很多，有瑞利分布、对数正态分布、 分布、双参数威布尔分布、三参数威布尔分布等，也可用皮尔逊曲线 进行拟合。但威布尔分布双参数曲线，普遍认为适用于风速统计描述 的概率密度函数。
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方法：十六扇区相关性分析 大风年（测风年＞代表年）：负订正 小风年（测风年＜代表年）：正订正
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4.2 十六扇区相关性分析
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4.2 十六扇区相关性分析
70m风速 25 （m/s） 20
15 10
5 0
0
S
y = 2.549 x + 2.131 R2 = 0.656
风电场内机组位置的排列取决于风能密度的方向分布和 地形的影响。在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向， 或两个方向接近相反的主风向。在山区主风向与山脊走向垂 直为最好。
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5.4 风速和风能频率分布
频率%
70m
16
风功率密度 风速
14
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6
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0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 风速区间m/s
风能资源评估
内容概要
1.风能相关知识介绍 2.数据收集 3.测风塔数据检验与补全 4.代表年订正 5.风能要素分析
2
可研报告
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1. 风能相关知识介绍
3
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1.1 基本概念
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。
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4. 代表年订正
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4.1 目的与方法
目的：将验证补全后的风电场测风年数据订正为一套反映 风电场长期平均水平的代表性数据。
代表年确定方法：根据气象站近30年各年（各月）平均风 速，选择年平均风速等于或接近30年年平均风速的年份， 定义为平均风速年。
＜2.0 m/s
50m/10m高度小时平均风速差值
＜4.0 m/s
50m/30m高度风向差值
＜22.5°
表3 主要参数的合理变化趋势参考值
主要参数 1小时平均风速变化 1小时平均温度变化 3小时平均气压变化
合理变化趋势 ＜6 m/s ＜5℃ ＜1 kPa
注：各地气候条件和风况变化很大，表中所列参数范围供检验时参考，在数据超出范围时应根据当地风况特点加以分析判断。
值。它是度量相对于风速平均值而起伏的湍流的强弱。
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1.5 风能资源评价
风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间 序列进行分析，估算出该区域的风能资源储量，并对其 风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。
13
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全国风能区划
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3.2 数据补全
数据补全包括：缺测数据和不合理数据的处理。 目的:整理出一套连续一年完整的风场逐小时测风数据。 方法与步骤：
✓经检验后挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组。 ✓相关性不合理数据处理：采用测风塔实测风切变幂律公式进行计算，替换 各高度风速相关性不合理数据。对比同一测风塔不同高度风向，综合分析后 替换风向相关性不合理数据。 ✓缺测数据处理：采用相邻测风塔或者参考气象站同期数据与之进行相关分 析，用得到的相关方程对缺测数据进行补全。 ✓不合理气温、气压数据处理：分析实测气温、气压数据，对比参考气象站 相应观测资料，替换气温、气压趋势性不合理数据。
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粗糙度等级 表
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1.2 风速变化
风速日变化 一般，近地层白天午后最大，夜间和清晨最小； 上层白天午后风小，夜间风大； 风的日变化幅度，晴天比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。
风速年变化 一般，北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；我国大部 份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风最大。
至少连续一年完整的逐时测风数据
2
气象站探测环境实地勘察报告
气象站历史、地理位置、地形、障碍物、迁址记 录以及所使用测风仪器变更情况
✓ 气温、气压、水气压、湿度、多年极端最高/最低
气温、年均沙尘暴日数、平均雷暴日Байду номын сангаас、多年最
大风速（极大风速）、多年平均降水量、多年平
均蒸发量、最大降雨量、最大冻土深度、最大积
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5.2 各高度风速和风功率密度月、日变化及其平均状况
注：风功率密度蕴含风速、风速频率分布和空气密度的影响，是风电场风能资源的综合指标。 风功率密度等级达到或超过 3 级风况的风电场才具有开发价值。
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5.3 风向频率和风能密度的方向分布
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5.5 全年有效风速小时数
高度（m）
70m 60m 40m 30m 10m
3～25m/s
8083 8085 8053 8102 7997
4～25m/s
7408 7425 7382 7430 7234
5～25m/s
6686 6685 6632 6663 6152
总数
8784 8784 8784 8784 8784
2. 数据收集
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2.1 测风塔定位
定位原则：
1 测风塔安装位置应具有代表性
不能在风场海拔最高处， 如山顶，也不能放在风场
中间。
1）测风塔安装点应在风电场中有代表性，并且周围开阔；
2）测风塔安装点靠近障碍物如树林或建筑物等对分析风况有负面影响， 选择安装点时应尽量远离障碍物。如果没法避开，则要求测风点距离障 碍物的距离大于10倍障碍物的高度。
5.7 50年一遇最大风速
气象站
测风塔风速（m/s）
测风塔10m与气象站大风相关
25 y = 0.9195x + 1.4311 R2 = 0.7699
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3.1 数据检验
表1 主要参数合理范围参考值
主要参数 平均风速
风向 平均气压（海平面）
合理范围 0≤小时平均值＜40m/s 0°≤小时平均值＜360° 94 kPa＜小时平均值＜106 kPa
表2 主要参数的合理相关性参考值
主要参数
合理相关性
50m/30m高度小时平均风速差值
3. 测风塔数据检验与补全
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3.1 数据检验
数据检验包括完整性、合理性、合理相关性和合理变化趋势检验。 《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710.2002）：风电场测风有效数据 完整率应≥90%，有效数据完整率计算公式：
有效数据完整率=(应测数目－缺测数目－无效数据数目)/应测数目×100%
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5.2 各高度风速和风功率密度日、年变化及其平均状况
W/m2
70m
风功率密度 风速
m/s
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W/m2
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风功率密度 风速
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季节变化明显：冬春季较大，夏秋季较小 日变化：白天较小，晚上较大 （不同地方，变化规律不同）
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5.2 各高度风速和风功率密度月、日变化及其平均状况
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。
风向：风的来向为风向。风向观测是用16个方位或0°—360°数值来 表示。静风用“C”表示。
雪深度等数据（涉及最大/小值均需提供对应出现
3 气象站多年（近30年）气象要素
时间）
✓ 气象站多年平均风向玫瑰图（16扇区）
✓ 气象站近30年逐月平均风速表
✓ 气象站近30年历年最大风速记录（包括风速、风
向数据及其发生时间）
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气象站同期测风数据
与测风塔同期的逐时风向风速资料
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其中，应测数目表示测量期间的小时数； 缺测数目表示没有记录到的小时平均值数目； 无效数据数目表示确认为不合理的小时平均值数目。
《风电场风能资源测量方法》（GB/T 18709.2002）：现场测风应连续进且
不少于一年，现场采集的测风数据完整率应在98%以上。
缺测率小于2%
数据合理性、合理相关性和合理变化趋势参考值见表1～表3
风向（风速）的总频率之比的百分率称为某个风向的频率。
风向玫瑰图：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。
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。
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1.2 风速变化
风速随高度的变化 风速随高度增加而增大，推荐用幂定律拟合，得到风切变指数。根 据风切变指数和仪器安装高度测得的风速可以推算出近地层任意高 度的风速。 α为风切变指数
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5.6 全年不同高度的风速频率Weibull分布
由于地理、气候特点的不同，威布尔分布的参数也截然不同。
k值一般在1和3之间变化，在欧洲k值一般都取2，k值越大说明风 速的波动越小，越适合风力发电。
另外，k值会随着高度的增加而微量的增大。
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