风资源评估知识讲解
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风资源评估相关知识
广东明阳风电产业集团有限公司
一、风资源评估基础知识 二、风电机组选型 三、宏观与微观选址
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。
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)。
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。
I 湍流强度： / V
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。
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。
三、宏观与微观选址
宏观选址 风电场宏观选址即风电场场址选择。是在一个较大
的地区内，通过对若干场址的风能资源和其它建设条件 的分析和比较，确定风电场的建设地点、开发价值、开 发策略和开发步骤的过程，是企业能否通过开发风电场 获取经济利益的关键所在。
影响宏观选址的因素有：风能资源（最主要影响因 素）和其它相关气候条件、地形和交通运输、工程地质、 接入系统、海洋水文（海上风机）、社会政治和经济技 术因素。
一、风资源评估基础知识
➢ 瑞利分布：
PR (V ) 1 exp[ (V / 2Vave)2 ]
（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：
pW
(V
)
k C
(V C
)k 1
exp[(V
/
C)k
]
一、风资源评估基础知识
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。
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。
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。
v DWP
1 2n
n i 1
( )(
3)
i
式பைடு நூலகம்：
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。
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： PW (V ) 1 exp[ (V / C )k ]
式中： k－形状参数（shape parameter） C－尺度参数(scale parameter)
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
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
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。
v DWE
1 2
m
( )(
j 1
3 j
)t
j
式中：
DWE——风能密度； m ——在设定时间段内的记录数； ρ——空气密度； νj ——第j次记录的风速；
tj——第j次记录风速发生时间
二、风电机组选型
1.风机选型的依据-----IEC标准
二、风电机组选型
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
：V
1 t 2 t1
t2 V (t )dt
t1
➢ 年平均风速Vave-----以年为时间单位的风速变化
的平均值。
一、风资源评估基础知识
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。
三、宏观与微观选址
宏观选址基本原则 1）、风能资源丰富，风能质量好 2）、符合国家产业政策和地区发展规划 3）、满足联网要求 4）、具备交通运输和施工安装条件 5）、保证工程安全 6）、满足环境保护的要求 7）、满足投资回报要求
三、宏观与微观选址
备选场址的确定 在一个较大范围内，如全国或一个省，一个县
指数律分布：
对数律分布：
V (Z ) ( Z ) V (Zr ) Zr
V(Z) Z Zr α
Z高度处风速 距地面高度 参考高度 风切变指数
V (Z ) ln(Z / Z0 ) V (Zr ) ln(Zr / Z0 )
V(Z) Z Zr Zo
Z高度处风速 距地面高度 参考高度 地表面粗糙长度
一、风资源评估基础知识
其中： Vave---长年代（代表年）平均风速； Vref---参考风速，即50年一遇最大风速； Iref 、 I15 ---平均风速在15m/s区间的湍流强度特征值
二、风电机组选型
➢ 在风电场选型之前，我们需要确定风电场的 等级，再选择合适等级的机组。 ➢ 机型选择的一般原则：
1.风电机组等级应高于或等于风电场等级； 2.尽量选用单机容量较大的机组； 3.尽量选用较大的叶轮直径； 4.陆上风机应选择较高的塔架，海上则相反。
或一个电网辖区内，确定几个可能建设风电场的区 域。
寻找备选场址的途径：已建风电场周围；向专 业部门或专业人员咨询；国家风能资源分布图……
对较小范围（如一个省或是市县），我们就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主风向平行的隘 口和峡谷）来进行场址的选取了。当然我们也可以 利用CFD工具来进行模拟。
广东明阳风电产业集团有限公司
一、风资源评估基础知识 二、风电机组选型 三、宏观与微观选址
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。
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)。
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。
I 湍流强度： / V
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。
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。
三、宏观与微观选址
宏观选址 风电场宏观选址即风电场场址选择。是在一个较大
的地区内，通过对若干场址的风能资源和其它建设条件 的分析和比较，确定风电场的建设地点、开发价值、开 发策略和开发步骤的过程，是企业能否通过开发风电场 获取经济利益的关键所在。
影响宏观选址的因素有：风能资源（最主要影响因 素）和其它相关气候条件、地形和交通运输、工程地质、 接入系统、海洋水文（海上风机）、社会政治和经济技 术因素。
一、风资源评估基础知识
➢ 瑞利分布：
PR (V ) 1 exp[ (V / 2Vave)2 ]
（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：
pW
(V
)
k C
(V C
)k 1
exp[(V
/
C)k
]
一、风资源评估基础知识
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。
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。
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。
v DWP
1 2n
n i 1
( )(
3)
i
式பைடு நூலகம்：
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。
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： PW (V ) 1 exp[ (V / C )k ]
式中： k－形状参数（shape parameter） C－尺度参数(scale parameter)
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
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
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。
v DWE
1 2
m
( )(
j 1
3 j
)t
j
式中：
DWE——风能密度； m ——在设定时间段内的记录数； ρ——空气密度； νj ——第j次记录的风速；
tj——第j次记录风速发生时间
二、风电机组选型
1.风机选型的依据-----IEC标准
二、风电机组选型
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
：V
1 t 2 t1
t2 V (t )dt
t1
➢ 年平均风速Vave-----以年为时间单位的风速变化
的平均值。
一、风资源评估基础知识
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。
三、宏观与微观选址
宏观选址基本原则 1）、风能资源丰富，风能质量好 2）、符合国家产业政策和地区发展规划 3）、满足联网要求 4）、具备交通运输和施工安装条件 5）、保证工程安全 6）、满足环境保护的要求 7）、满足投资回报要求
三、宏观与微观选址
备选场址的确定 在一个较大范围内，如全国或一个省，一个县
指数律分布：
对数律分布：
V (Z ) ( Z ) V (Zr ) Zr
V(Z) Z Zr α
Z高度处风速 距地面高度 参考高度 风切变指数
V (Z ) ln(Z / Z0 ) V (Zr ) ln(Zr / Z0 )
V(Z) Z Zr Zo
Z高度处风速 距地面高度 参考高度 地表面粗糙长度
一、风资源评估基础知识
其中： Vave---长年代（代表年）平均风速； Vref---参考风速，即50年一遇最大风速； Iref 、 I15 ---平均风速在15m/s区间的湍流强度特征值
二、风电机组选型
➢ 在风电场选型之前，我们需要确定风电场的 等级，再选择合适等级的机组。 ➢ 机型选择的一般原则：
1.风电机组等级应高于或等于风电场等级； 2.尽量选用单机容量较大的机组； 3.尽量选用较大的叶轮直径； 4.陆上风机应选择较高的塔架，海上则相反。
或一个电网辖区内，确定几个可能建设风电场的区 域。
寻找备选场址的途径：已建风电场周围；向专 业部门或专业人员咨询；国家风能资源分布图……
对较小范围（如一个省或是市县），我们就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主风向平行的隘 口和峡谷）来进行场址的选取了。当然我们也可以 利用CFD工具来进行模拟。