50年一遇最大和极大风速的一种计算方法,风电知识

E
风向范围 84-97
出现次数 24
PN4-05
60
W
236-336
66
E
84-95
25
40
W
240-340
52
E
88-96
7
10
W
259-272
4
/
/
/
1.2.2 玉门镇气象站 2006 年实测到的最大和极大风速 玉门镇气象站 2006 年一整年期间，于 2006-02-12 01:30 出现最大 10min 平均风速，为
大唐玉门 04#测风塔 2006 年一整年的实测风数据中，2006-02-12 01:20 同时实测到 70m、60m、40m、10m 高度最大 10min 平均风速和极大 3S 风速，均为 W 风。计算得当时 的空气密度为 1.037Kg/m3，各高度平均 10min 风速相对于 10m 高度的风切变也见表 1.1。
然而考察平均的风资源和极端的风资源状况所适用的方法有所不同，两地风速的相关 性、风电场内不同高度风速的相关性都是随风速的增大而变化的，不能简单地以风速的平均 相关性来替代；并且在不同的地区区域内，阵风系数也随风速有不同的变化。
本文结合我国风电项目的实际开发情况，以国家第五期风电特许权项目玉门昌马风电 场为例，以五日最大 10min 平均风速取样法，用Ⅰ型极值概率分布来估算风电场不同高度 50 年一遇最大 10min 平均风速；以实测到的大风速段的最大阵风系数，推算风电场不同高 度 50 年一遇的极大 3S 风速。意能抛砖引玉，吁请有关部门尽快组织专家规范对该指标的估 算，促进我国风电事业的可持续发展。
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2006 年大唐玉门 04#测风塔 2006 年一整年各高度大风速(≥20m/s)的风向见表 1.2，可 见该地的大风速主要是 W 风。≥20m/s)的风向统计
高度(m) 70
风向 W
各高度≥20m/s 的风向
风向范围 出现次数 风向
236-336
73
−
µ
)2
α
=
c1 σ
（2） （3） （4）
PN4-05
u
=
µ
−
c2 α
表 1.3 风压估算的酒泉地区各高度的 50 年一遇最大 10min 平均风速

高度(m)
70
60
40
10
50 年一遇最大 10min 平均风速(m/s)
36.90 36.19 36.90 29.66
1.5 以极值Ⅰ型估算玉门气象站 10m 高度 50 年一遇最大 10min 平均风速 Vm1 由玉门镇气象站 1977～2006 年的逐年最大风速，依《全国风能资源评价技术规定》的
WIND FARM
Hu Jinhua Wang Xiangming
(Goldwind Science & Technology CO.LTD)

摘要：风电场轮毂高度处 50 年一遇最大和极大风 速是风电机组选型中最主要的指标，在学习参考国 际国内已经较成熟的主要极值估算方法的基础上， 本文结合我国风电项目的实际开发情况，以国家第 五期风电特许权项目玉门昌马风电场为例，提出五 日最大 10min 平均风速取样法，用Ⅰ型极值概率分 布来估算风电场不同高度 50 年一遇最大 10min 平 均风速；以实测到的大风速段的最大阵风系数，推 算风电场不同高度 50 年一遇的极大 3S 风速。意能 抛砖引玉，吁请有关部门尽快组织专家规范对该指 标的估算，促进我国风电事业的可持续发展。 关键词：风电场 最大 10min 平均风速 极大 3S 风 速 Ⅰ型极值概率分布 风电机组 风资源 Abstract From the viewpoint of the meteorology, and linking some developing examples of the wind farm projects in China, we bring forward a sampling method of the maximum 10 min average wind speed of 5 days, referring to the typeⅠ extreme value distribution and the modification matrix estimating the parameters method, for estimating the extreme 10 min
由此，我们可粗略地估算大唐玉门 04#测风塔处，70m 高度 50 年一遇的最大 10min 平 均风速为 7.657×5=38.28(m/s)；50 年一遇的极大 3S 平均风速为 38.28×1.4=53.60(m/s)。 1.4 用 GB5009-2001 规范的风压表估算 50 年一遇的最大 10min 平均风速
Ⅰ型极值概率分布估算方法，取 c1=1.11238，c2＝0.53622，估算得玉门镇气象站 10 米高度 50 年一遇的最大 10min 平均风速 Vm1 为 28.38m/s。 1.6 估算玉门昌马风电场的 50 年一遇的最大 10min 平均风速
1.6.1 以五日最大风速法估算大唐玉门 04#测风塔各高度的 50 年一遇的最大 10min 平均风速
14.4m/s，同时出现极大 3S 风速为 20.5m/s，风向为 W 风。 1.3 用欧洲风电机组标准Ⅱ的方法估算风电场 50 年一遇最大、极大风速
欧洲风电机组标准Ⅱ中建议：在中纬度地区，当 Weibull 分布的形状参数 1.65<k<2.0 时，Vref/Vave=5，是适合的（其中 Vref 即是 50 年一遇的最大 10min 平均风速，Vave 是年平均 风速）；50 年一遇的极大 3S 平均风速一般是最大 10min 平均风速的 1.4 倍。
目前风电项目的风资源评估中，需要分析长期的平均风资源状况和极端的风资源状况。 根据 IEC 61400-1：2005 的规定，50 年一遇最大 10min 平均风速和极大 3S 风速是决定风电 机组极限载荷的关键指标，也是风电项目开发中机组选型和经济评估的关键指标之一。
由于发展的历史性，我国有长期资料的气象观测站点相对较少，取得的资料不够统一、 详细；气象站普遍距离拟开发的风电场较远，且二者的地形地貌差别较大。而风电项目建设 必须考虑经济性，风电场内测风时间不能太长，又客观地要求对当地风资源做出详尽的分析 和评估。
现在我国风电项目开发中,多用《全国风能资源评价技术规定》中的Ⅰ型极值概率分布
PN4-05
方法，估算有长期资料的气象站 10 米高度 50 年一遇最大 10min 平均风速；再以气象站和风 电场风速的相关性，估算出风电场内不同高度 50 年一遇最大 10min 平均风速；然后以通常 的统计平均阵风系数 1.4，推算 50 年一遇的极大 3S 风速。
国家第五期特许权项目中大唐玉门 04#测风塔位于 N:40.1994°，E:96.8721°，海拔高 度 1668 米。在 70m、60m、40m、10m 各安装一个 NRG #40 风速仪，在 70m、40m、10m 各安装一个#200P 风向计，另在 10m 还安装有 NRG #110S 温度计、BP-20 气压计和 RH-5 湿度计各一个。选取其中 2006 年一整年的测风数据用作以下的分析，数据完整率为 100%； 经数据的合理范围、合理相关性和合理变化趋势三种合理性检验，认为所得的实测风资料能 够反映当地风资源特点。 1．2 同期 2006 年实测到的最大和极大风速 1.2.1 大唐玉门 04#测风塔 2006 年实测到的最大和极大风速
average wind speed with a recurrence period of 50 years at different heights in a wind farm. Then using the actual observed gust coefficient of the bigger wind speed, estimate the extreme 3S wind speed with a recurrence period of 50 years at different heights in a wind farm. We apply this method to estimate the extreme 10 min average and 3S wind speed with a recurrence period of 50 years at the different heights in some wind power projects of china. The result is convenient and reliable for the wind farm projects developing. We appeal the correlative departments and experts to set the standard of the estimating method of the extreme 10 min average and with a recurrence period of 50 years at different heights in a wind farm, and promoting the sustainable development of the wind energy enterprise. Keywords wind farm; maximum 10 min average wind speed; extreme 3S wind speed; the typeⅠ extreme value distribution; wind turbines; wind resource
表 1.1 大唐玉门 04#测风塔 2006 年实测的最大、极大风速及风切变
高度
70m