风功率密度等级表

风功率密度等级表
地形粗糙度等级划分
粗糙度等
级
粗糙度
长度m
能量指数
（百分比）
地貌类型
0100水面
73完全开放的光滑地表，如机场跑道，修剪过的草坪等152
没有围墙和篱笆的非封闭式的农业领域，非常分散的建筑
物，只有环绕的小山丘
451250米左右内具有一些农舍和高约8米篱笆的农场239500米左右内具有一些农舍和高约8米篱笆的农场
31
250米左右内具有很多农舍，灌木，植被或高约8米篱笆的
农场
324
具有很多大型灌木，森林和非常粗糙，不平坦地形的村庄，
小镇和农场
18具有高大建筑物的中型城市
413具有高大建筑物和摩天大楼的大型城市。

风功率密度等级表

风功率密度等级表
地形粗糙度等级划分
粗糙度等
级粗糙度
长度m
能量指数
（百分比）
地貌类型
0 0.0002 100 水面
0.5 0.0024 73 完全开放的光滑地表，如机场跑道，修剪过的草坪等
1 0.03 5
2 没有围墙和篱笆的非封闭式的农业领域，非常分散的建筑物，只有环绕的小山丘
1.5 0.055 45 1250米左右内具有一些农舍和高约8米篱笆的农场
2 0.1 39 500米左右内具有一些农舍和高约8米篱笆的农场
2.5 0.2 31 250米左右内具有很多农舍，灌木，植被或高约8米篱笆的农场
3 0.
4 24 具有很多大型灌木，森林和非常粗糙，不平坦地形的村庄，小镇和农场
3.5 0.8 18 具有高大建筑物的中型城市
4 1.6 13 具有高大建筑物和摩天大楼的大型城市。

风资源基础知识

1.平均风速
风速：单位时间内空气在水平方向上移动的距离。风速随时间和空间的变化是随机的。
平均风速 V 1 t2 V (t)dt
t 2 t1 t1
2.风廓线—平均风速随高度变化
➢对数律分布：
V (Z ) ln( Z / Z0 ) V (Zr ) ln( Zr / Z0 )
V(Z) Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 Zo 地表面粗糙长度
一般在离地面300～500m高度，风速才趋于常数。
同样的风轮直径，α越小，上下风速差越小，对机组载荷越有利。
3.年平均风速分布—长期风速变化
年平均风速 Va：ve 以年为单位的平均值，多年测量取均值。
年平均风速分布：一年内不同风速累积小时数。 ➢ 威布尔分布： PW (V ) 1 exp[(V / C)k ]
1 2
m
( )(
j 1
3 j
)t
j
— DW—E 风能密度，（W •；h）/m2 m——风速区间数目；
——空气密度，；kg/m3
—v— j3 第j记录的风速（m/s）值的立方； —t—j 某扇区或全方位第j个风速区间的风速发生时间，h。
4.风功率密度等级表
2.风廓线—平均风速随高度变化
➢指数律分布：
IEC 61400:
V (Z ) ( Z ) V (Zr ) Zr V(Z) Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 α 风切变指数
2.风廓线—平均风速随高度变化
我国建筑结构载荷规范中将地貌分为A、B、C、D四类： A类：近海平面、海岸、沙漠α ＝0.12 B类：田野、乡村、丘陵、大城市郊区 α＝0.16 C类：有密集建筑群的城市市区 α＝0.20 D类：密集建筑群且建筑物较高的城市市区 α＝0.30

复杂地形风电场风资源评估中测风塔选址的影响研究

复杂地形风电场风资源评估中测风塔选址的影响研究发表时间：2016-04-18T13:46:37.770Z 来源：《电力设备》2016年1期供稿作者：逄增强[导读] 华润电力投资有限公司深圳分公司深圳市 518000）风电场的风能资源的评估工作，是开发风能资源中最基础的工作。

在风力资源开发前，风能资源评估以及风电场的选址十分重要。

逄增强（华润电力投资有限公司深圳分公司深圳市 518000）摘要：不断加剧的全球煤炭、石油等化石资源能源危机，世界各国都开始了节能减排的新型低碳经济模式发展建设。

可再生资源的发展利用是应对环境、能源问题、气候变化以及优化能源结构的重要措施，更是我国能源的战略规划，改变电力资源发展方向的重要内容。

风能资源作为一种可再生的清洁能源，其开发与利用受到了越来越多的重视。

本文对复杂地形风电场风资源评估中测风塔选址的影响进行了分析研究。

关键词：复杂地形风电场风资源评估测风塔选址影响风电场的风能资源的评估工作，是开发风能资源中最基础的工作。

在风力资源开发前，风能资源评估以及风电场的选址十分重要。

测风塔对风能资源评估、风电场选址、风电场规划设计、风况的实时监控、预测超短期以及数值预报输出数据、数值模式参数矫正等有着较大的影响。

因此，对于风力资源的开发与利用都有着十分重要的作用。

测风塔在风电场风资源评估中的作用在我国的西北、东北、东部沿海、华北地区及部分内陆，如洞庭湖西岸、鄱阳湖畔等都集中着大量的风能资源。

评价地区风能潜力及风能大小，需要风能密度（即风功率密度）来进行衡量。

而风功率密度的大小受到了地区的空气密度及风速的影响。

一般情况下，被风能利用的风速大多集中在3m/s-25m/s。

根据风功率密度的大小，可以将其分成7个等级，如表1所示。

表1 风功率密度等级表风电场的选址都是在风能资源最为丰富的地方，因此提前掌握风电场建立地区内的风能资源情况，可以对风电场的建立进行有效的评估，合理选择风电场建立地区，将风力资源的利用提升到最大效益。

风电场风能资源评估方法

风电场风能资源评估方法1.概述本标准规定了评估风能资源应收集的气象数据、测风数据的处理及主要参数的计算方法、风功率密度的分级、评估风资源的参数数据、风能资源评估报告的内容和格式。

2.依据“风电场风能资源评估方法”属中华人民共和国国家标准，GB/T187 10-2002，国家质量监督检验检疫总局2002-04-28发布，2002-01-0 1实施。

本标准主要起草人：施鹏飞、朱瑞兆、娄慧英、易跃春、刘文峰、谢宏文。

3.测风数据要求3.1风场附近气象站、海洋站等长期测站的测风数据3.1.1在收集长期测站的测风数据时应对站址现状和过去的变化情况进行考察，包括观测记录数据的测风仪型号、安装高度和周围障碍物情况（如树木和建筑物的高度，与测风杆的距离等），以及建站以来站址、测风仪器及其按组安装位置、周围环境变动的时间和情况等。

注：气象部门和海洋站保存有规范的测风记录，标准观测高度距离地面10m。

1970年以后主要采用EL自记风速仪，以正点前10min测量的风速平均值代表这一个小时的平均风速。

年平均风速是全年逐小时风速的平均值。

3.1.2应收集长期测站以下数据：a）有代表性的连续30年的逐年平均风速和各月平均风速。

注：应分析由于气象站的各种变化，对风速记录数据的影响。

b）与风场测站同期的逐小时风速和风向数据。

c）累年平均气温和气压数据。

d）建站以来记录到的最大风速、极大风速及其发生的时间和风向、极端气温、每年出现雷暴日数、积冰日数、冻土深度、积雪深度和侵蚀条件（沙尘、盐雾）等。

注：本标准中逐小时风速、风向、温度和气压数据分别是每个小时的平均风速、出现频率最大的风向、平均温度和平均气压。

3.2 风场测风数据应按照GB/T18709~2002的规定进行测风，获取风场的风速、风向、气温、气压和标准偏差的实测时间序列数据，极大风速及其风向。

4测风数据处理4.1总则测风数据处理包括对数据的验证、订正，并计算评估风能资源所需要的参数。

风电场风能资源评估方法

电力技术标准汇编水电水利与新能源部分第13册12GB/T 18710-2002风电场风能资源评估方法目次前言1范围2引用标准3定义4测风数据要求5测风数据处理6风能资源评估的参考判据附录A（提示的附录）数据订正的方法附录B（标准的附录）风况参数的计算方法附录C（提示的附录)订正后的风况数据报告格式（示例）附录D（提示的附录)风况图格式（示例）前言本标准是在总结我国风电场项目选址过程中评估风能资源的经验基础上，参考力争国外有关标准和规范编制的。

主要有美国风能协会标准AWEA8.2-1993《推荐的风能转换系统选址方法（RECOMMENDED PRACTICE FOR THE SITING OF WIND ENERGY CONVERSION SYSTEMS）》，以及美国国家可再生能源实验室规范NREL/SR—440-22223《风能资源评估手册(WIND RESOURCE ASSESSMENT HANDBOOK)》。

本标准的附录B是标准的附录,附录A、附录C和附录D是提示的附录。

本标准由科学技术部、国家电力公司提出。

本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源和可再生能源分技术委员会归口。

本标准由中国水利水电建设工程咨询公司负责起草。

本标准主要起草人：施鹏飞、朱瑞兆、娄慧英、易跃春、刘文峰、谢宏文。

中华人民共和国国家标准风电场风能资源评估方法GB/T18710-2002Methodlogy of wind energy resourceassessment for wind farm1范围本标准规定了评估风能资源应收集的气象数据、测风数据的处理及主要参数的计算方法、风功率密度的分级、评估风能资源的参考判据、风能资源评估报告的内容和格式。

本标准适用于风电场风能资源评估。

2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

在标准出版时,所示版本均为有效。

所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

风功率密度及风能区域等级

风功率密度及风能区域等级风功率密度蕴含着风速、风速频率分布和空气密度的影响，是衡量风电场风能资源的综合指标。

风功率密度等级在国标“风电场风能资源评估方法”中给出了7个级别，风功率密度等级表由上表可以看出，10m高处当风功率密度大于150W/m2、年平均风速大于5m/s的区域被认为是风能资源可利用区；当年平均风速在6.0m/s，风功率密度为200～250 W/m2为较好风电场；在7.0 m/s时为300～400 W/m2为很好风电场。

一般说平均风速较大，风功率密度也大，风能可利用小时数就越多。

我国风能区域等级划分的标准如下：（1）风能资源丰富区：年有效风功率密度大于200W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数大于5000h，年平均风速大于6 m/s；（2）风能资源次丰富区：年有效风功率密度为200～150 W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数为5000h～4000h，年平均风速在5.5m/s左右；（3）风能资源可利用区：年有效风功率密度为150～100 W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数为4000h～2000h，年平均风速在5m/s左右；（4）风能资源贫乏区：年有效风功率密度小于100 W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数小于2000h，年平均风速在4.5m/s。

风能资源丰富区和较丰富区，其具有较好的风能资源，为理想的风电场建设区；风能资源可利用区，有效风功率密度较低，这对电能紧缺地区还是有相当的利用价值。

实际上，较低的年有效风功率密度也只是对宏观的大区域而言，而在大区域内，由于特殊地形有可能存在局部的小区域大风区，因此，应具体问题具体分析，通过对这种地区进行精确的风能资源测量，详细了解分析实际情况，选出最佳区域建设风电场。

风能资源贫乏区，风功率密度很低，对大型并网型风力发电机组一般无利用价值。

风速及平均风功率密度 - 贵州气象在线

风速及平均风功率密度
各详查区观测年度风能参数表
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区70m高度风速和风功率密度年变化曲线图
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区70m风速和风功率密度日变化曲线图
各等级风速及其风能频率分布
各详查区测风塔观测年度各风速等级小时数(h)
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区观测年度风速和风能频率分布直方图风向和风能密度分布
各详查区测风塔观测年度各高度各风向频率（％）
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区测风塔全年各高度风向及风能玫瑰图风速垂直切变
各详查区测风塔观测年度风切变指数
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区观测年度平均风速廓线
湍流强度
各详查区测风塔各高度全风速段和风速15m/s的大气湍流强度
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
图6.8 各详查区各测风塔湍流强度年变化曲线
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区各测风塔湍流强度日变化曲线
风频曲线及威布尔分布参数
各详查区测风塔70m高度风速威布尔分布参数
黔南详查区
六盘水详查区
毕节详查区
各详查区测风塔70m高度风速威布尔分布曲线图。

风功率密度及风能区域等级

风功率密度及风能区域等级风功率密度蕴含着风速、风速频率分布和空气密度的影响，是衡量风电场风能资源的综合指标。

风功率密度等级在国标“风电场风能资源评估方法”中给出了7个级别，风功率密度等级表由上表可以看出，10m高处当风功率密度大于150W/m2、年平均风速大于5m/s的区域被认为是风能资源可利用区；当年平均风速在6.0m/s，风功率密度为200～250 W/m2为较好风电场；在7.0 m/s时为300～400 W/m2为很好风电场。

一般说平均风速较大，风功率密度也大，风能可利用小时数就越多。

我国风能区域等级划分的标准如下：（1）风能资源丰富区：年有效风功率密度大于200W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数大于5000h，年平均风速大于6 m/s；（2）风能资源次丰富区：年有效风功率密度为200～150 W/m2，3～20m/s 风速的年累积小时数为5000h～4000h，年平均风速在5.5m/s左右；（3）风能资源可利用区：年有效风功率密度为150～100 W/m2，3～20m/s 风速的年累积小时数为4000h～2000h，年平均风速在5m/s左右；（4）风能资源贫乏区：年有效风功率密度小于100 W/m2，3～20m/s风速的年累积小时数小于2000h，年平均风速在4.5m/s。

风能资源丰富区和较丰富区，其具有较好的风能资源，为理想的风电场建设区；风能资源可利用区，有效风功率密度较低，这对电能紧缺地区还是有相当的利用价值。

实际上，较低的年有效风功率密度也只是对宏观的大区域而言，而在大区域内，由于特殊地形有可能存在局部的小区域大风区，因此，应具体问题具体分析，通过对这种地区进行精确的风能资源测量，详细了解分析实际情况，选出最佳区域建设风电场。

风能资源贫乏区，风功率密度很低，对大型并网型风力发电机组一般无利用价值。

风力发电项目风级及划分标准

风力发电项目风级及划分标准一、风的概况和性质风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的，空气流动的原因是地表上各点大气压力不同，存在压力差和压力梯度，空气就从气压大的方向气压小的地方流动。

而气流遇到结构五的阻塞就会形成压力气幕，也就是风压。

一般情况下风速越大，风对结构物产生的风压也就越大。

生活经验也告诉我们，风有不同的等级，不同的效果。

夏天我们期待凉风习习，但又惧怕台风；冬天出门谁也不希望碰到凛冽的北风；放飞风筝时需要有和风。

我们在天气预报中又常常听到诸如“东北风3到4级”、“台风中心附近风力12级”、“强热带风暴紧急预报”等说法。

风的等级一般是根据风速来划分的，分别用2分钟的平均情况表示的平均风速和瞬间情况代表的瞬时风速。

二、风力等级的划分标准很多时候，我们把一些规律性的现象编成歌谣，来帮助记忆和分析。

风的等级也不例外，通俗地理解，风的等级可以归纳为以下的“风级歌”：0级烟柱直冲天，1级青烟随风偏；2级风来吹脸面，3级叶动红旗展；4级风吹飞纸片，5级带叶小树摇；6级举伞步行艰，7级迎风走不便；8级风吹树枝断，9级屋顶飞瓦片；10级拔树又倒屋，11.12陆上很少见。

当然这只是从感性方面对风的等级进行划分。

目前世界上通用的划分标准是《蒲福氏风级表》（“the Beaufort Scale”）。

这个表的产生最开始用于海面上的，是为了有效的估计和记录风速，1806年由英国的海军弗朗西斯·蒲福（Admiral, Sir Francis Beaufort）编制的，并命名为《蒲福氏风级表》（“the Beaufort Scale”）。

而蒲福氏风级表最初只能适用于海上，它是观察航行的船只状态及海浪而编制。

后来也适用在陆上，而它是观察烟、树叶及树枝或旗帜的摇动而编制。

以下就是根据相关资料整理的划分表：后人在蒲福氏风级表的基础上又加上了13－17级风，划分的依据也是风速，分别是：13级：v=37.0-41.4m/s；14级：v=41.5-46.1m/s；15级：v=46.2-50.9m/s；16级：v=51.0-56.0m/s；17级：v=56.1-61.2m/s。

风功率-风速-级别

已知风力、风量，计算公式表达式风能的功率=0.5pAv^3风能转换极限效率：0.593理论上发电机功率= 0.593*0.5pAv^3实际上风能转换过程中还有更多损耗，另外发电机选型也要留一定系数A：扫风面积v：风速p:空气密度：在一个标准大气压下,每立方米空气所具有的质量(千克)就是空气密度. 空气的密度大小与气温，海拔等因素有关，海拔越高密度越低，我们一般采用的空气密度是指在0摄氏度、绝对标准指标下，密度为1.293g/LW=0.5*1.293*A*V^3; A=W/0.5*1.293*V^3垂直轴风力发电机叶片在旋转一周所产生的功率已知条件为,选用的翼型为NACA0012,风轮直径为1m,在风速为10m/s时风轮的转速为20 0r/min,就相当于一秒钟转3转,计算一秒种内风轮所产生的功率,风轮功率的计算公式为P=1/2ρv3acρ:空气密度kg/m3a:风轮的扫风面积m2v:风速m/sc:力矩c=crxh cr:为升力和阻力的合力通过两个力的平方开根号求得,升力和阻力要通过α,合成速度与弦线的夹角,然后在通过查K曲线求得,h:合力到风轮圆心的垂直距离,要通过作图求得。

风速与级别风通常用风向和风速（风力和风级）来表示。

风速是指气流在单位时间内移动的距离，用米/秒或千米/小时表示，目前人们把风划分12级。

风级0 ：概况无风；陆地静，烟直上海岸相当风速（m/s）0-0.2风级 1 ：概况软风；陆地烟能表示方向，但风向标不能转动海岸渔船不动相当风速（m/s）0.3-1.5风级 2 ：概况轻风陆地人面感觉有风，树叶微响，寻常的风向标转动海岸渔船张帆时，可随风移动相当风速（m/s） 1.6-3.3风级 3 ：概况微风陆地树叶及微枝摇动不息，旌旗展开海岸渔船渐觉簸动相当风速（m/s） 3.4-5.4风级 4 ：概况和风陆地能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动海岸渔船满帆时，倾于一方相当风速（m/s） 5.5-7.9风级 5 ：概况清风陆地小树摇摆海岸水面起波相当风速（m/s）8.0-10.7风级 6 概况强风陆地大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞有困难海岸渔船加倍缩帆，捕鱼须注意危险相当风速（m/s）10.8-13.8风级7 ：概况疾风陆地大树摇动，迎风步行感觉不便海岸渔船停息港中，去海外的下锚相当风速（m/s）13.9-17.1风级8：概况大风陆地树枝折断，迎风行走感觉阻力很大海岸近港海船均停留不出相当风速（m/s）17.2-20.7风级9 ：概况烈风陆地烟囱及平房屋顶受到损坏（烟囱顶部及平顶摇动）海岸汽船航行困难相当风速（m/s）20.8-24.4风级10：概况狂风陆地陆上少见，可拔树毁屋海岸汽船航行颇危险相当风速（m/s）24.5-28.4风级11 ：概况暴风陆地陆上很少见，有则必受重大损毁海岸汽船遇之极危险相当风速（m/s）28.5-32.6风级12 ：概况飓风陆地陆上绝少，其摧毁力极大海岸海浪滔天相当风速（m/s）32.6以上。

风功率密度等级划分和风能区划的修订建议

32 0~40 0
7 .0
40 0~50 0
7 .5
5
25 0~30 0
6 .4
40 0~48 0
.4
50 0~60 0
8 .0
6
30 0~40 0
7 .0
48 0~64 0
8 .2
60 0~80 0
8 .8
7
40 0~1 00 0
9 .4
64 0~1 60 0
1 1.0
80 0~2 00 0
1 1.9
表1风功率密度等级表nrelsr44022223windresourceassessmenthandbook30m高度风力等级1234567风功率密度wm2160240320400480640160030m高度年平均风速ms5159657074821150m高度风功率密度wm2200300400500600800200050m高度年平均风速ms5664707580881192风功率密度等级和风能区划及其存在问题21风功率密度等级和风能区划1美国风能资源等级划分美国风能资源评估手册windresourceassessmenthandbook2中的等级划分包含了美国风能资源的分布依据手册解释4级以上风区适合于大部分轮毂高度的风机3级适合于轮毂2我国风能资源等级划分我国的标准风电场风能资源评估方法1中的风功率密度等级的基本依据为美国风能资源评估手册给出了7个级别依此作为风能资源评估的参考判据
< 160
5 .1
5 0 m 高度
风功率密度/ ( W/m2)
年平均风速参考值/(m/s )
< 200
5 .6
2
10 0~15 0
5 .1
16 0~24 0

风电常识

风力发电技术是把风能转变为电能的技术。

通过风力发电机实现，利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

风力发电技术风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。

发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。

一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。

在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。

风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。

一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。

尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。

限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。

限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。

塔架是风力发电机的支撑机构，稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。

风力机的输出功率与风速的大小有关。

由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定。

风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，先要储存起来。

目前风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄电池。

常识1：风电项目建设涉及的环节1、获取当地气象数据2、根据气象数据分析资源情况3、项目地点测风4、风资源评估5、了解电网、土地、物价、税收情况6、编制项目建议书7、项目建议书的批复立项（入网承诺、电价承诺、土地使用承诺、贷款承诺）8、可行性研究报告9、上报主管部门审查批复10、组织项目小组或项目公司（组织考察设备厂、落实资金到位、获得开工许可）11、组织设备招标工作12、签订供货合同13、工程施工组织（土建工程施工、电气工程施、工风力机组生产制造）14、设备安装、调试、试运行15、设备预验收16、风电场的运行维护管理常识2：风力发电行业的工作文件风力发电行业的支持政策主要有国家有关部委出台的法律及管理办法风电上网政策、风电电价政策、风电项目土地征用政策及风电企业税收政策等。

中国的风能资源及区划说明

中国的风能资源及区划说明Ver 1.00 Date 2006.11.16我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。

据国家气象局估算，全国风能密度为100W/㎡，风能资源总储量约1.6×105MW，特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部分地区，每年风速在3m/s以上的时间近4,000h左右，一些地区年平均风速可达6～7m/s以上，具有很大的开发利用价值。

中国气象学界根据全国有效风能密度、有效风力出现时间百分率，以及大于等于3m/s和6m/s 风速的全年累积小时数，将我国风能资源划分为如下几个区域。

1、东南沿海及其岛屿，为我国最大风能资源区这一地区，有效风能密度大于、等于200W/㎡的等值线平行于海岸线，沿海岛屿的风能密度在300W/㎡以上，有效风力出现时间百分率达80～90％，大于等于8m/s的风速全年出现时间约7,000～8,000h，大于等于6m/s的风速也有4,000h左右。

但从这一地区向内陆，则丘陵连绵，冬半年强大冷空气南下，很难长驱直下，夏半年台风在离海岸50km时风速便减少到68％。

所以，东南沿海仅在由海岸向内陆几十公里的地方有较大的风能，再向内陆则风能锐减。

在不到100km的地带，风能密度降至50W/㎡以下，反为全国风能最小区。

但在福建的台山、平潭和浙江的南麂、大陈、嵊泗等沿海岛屿上，风能却都很大。

其中台山风能密度为534.4W/㎡，有效风力出现时间百分率为90％，大于等于3m/s的风速全年累积出现7,905h。

换言之，平均每天大于等于3m/s的风速有21.3h，是我国平地上有记录的风能资源最大的地方之一。

2、内蒙古和甘肃北部，为我国次大风能资源区这一地区，终年在西风带控制之下，而且又是冷空气入侵首当其冲的地方，风能密度为200～300W/㎡，有效风力出现时间百分率为70％左右，大于等于3m/s的风速全年有5,000h以上，大于等于6m/s的风速在2,000h以上，从北向南逐渐减少，但不象东南沿海梯度那么大。

风能与风功率

风能与风功率风功率与风压一团质量为m的空气以速度v运动，它所具有的动能（1）设一个垂直于风向的平面，面积为S，风速与截风面积单位时间通过该平面的空气质量m为ρ是空气密度标准状态下ρ=1.2928kg/m3，考虑到气温等因素本处计算取ρ=1.2kg/m3，代入（1）式得到风功率P：（2）可见同样面积下风功率的增加是按风速增加的三次方倍增加。

空气在1秒时间里通过单位面积的动能也称为“风能密度”，在此风能密度“风压”就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力，在计算风力机载荷时需要参考。

风压以单位面积上的风的动压来表示：（3）可见风压的增加是按风速增加的二次方倍增加。

根据国家标准，把风力发电机组的分为5级，按年平均风速10 m/s、8.5 m/s、7.5 m/s、6 m/s四种风速和特殊设计风速一个（本处设为13 m/s），我们再增加停机风速20 m/s和起动风速3 m/s共七个风速来计算单位面积（每平方米）的风功率与风压，计算所得数据填于下表：风速、风功率、风压对照表风力发电机的效率上表的风功率是速度为v的空气经过平面S后速度减为0所产生的功率，这是理想的情况，事实上空气经过平面S后并没有消失还得流走，速度不可能为0，所以说风只可能把一部分能量传给平面S。

在风力机中风通过风轮扫掠面积时把一部分动能传给风力机，把风轮接受的风的动能与通过风轮扫掠面积的全部风的动能的比值称为风能利用系数，根据贝茨理论，风力机的最大风能利用系数是59%，风能利用系数是衡量风力机性能的主要指标。

而实际的风力机是达不到这个理想数据的，各种形式的风轮接受风力的风能利用系数是不同的，阻力型风力机的风能利用系数较低，升力型风力机的风能利用系数较高。

风力发电机组除了风轮的风能利用系数外，还有机械传动系统效率、发电机效率等，这些效率的乘积就是风力发电机的全效率。

在下表中列出了各种形式的风力发电机的全效率：风力发电机的全效率表风力发电机的扫风面积风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。

风功率密度等级表

31
250米左右内具有很多农舍，灌木，植被或高约8米篱笆的农场
3
24
具有很多大型灌木，森林和非常粗糙，不平坦地形的村庄，小镇和农场
18
具有高大建筑物的中型城市
4
13
具有高大建筑物和摩天大楼的大型城市
地形粗糙度等级
4
200~250
320~400
400~500
好
5
250~300
400~480
500~600
很好
6
300~400
480~640
600~800
很好
7
400~1000
640~1600
800~2000
很好
注
1不同高度的年平均风速参考值是按风切变指数为1/7推算的。
2 与风功率密度上限值对应的年平均风速参考值，按海平面标准大气压及风速频率符合瑞利分布的情况推算
风功率密度
等级
10m高度
30m高度
50m高度
应用于
并网
风力发电
风功率密度/
（w/m2）
年平均风速参考值/(m/s)
风功率密度/
（w/m2）
年平均风速参考值/(m/s)
风功率密度/
（w/m2）
年平均风速参考值/(m/s)
1
<100
<160
<200
2
100~150
160~240
200~300
3
150~200
风功率密度等级表
粗糙度等级
粗糙度
长度 m
能量指数
（百分比）
地貌类型
0
100
水面
73
完全开放的光滑地表，如机场跑道，修剪过的草坪等

无锡市风能资源评估

第五章风能资源评估5.3无锡市风能资源统计分析5.3.1风速变化规律无锡市风能资源一般，月平均风速最大为3.5m/s；秋季11月平均风速最小为1.7m/s。

15.3.2年风向频率统计图5.3-2无锡市风向频率玫瑰图逐日气象数据统计后绘出风向玫瑰图（正常年：常年，年平均风速2.8m/s；风大年：2000年，年平均风速3.0m/s；风小年：2007年，年平均风速2.4m/s），如图5.3-2所示。

由此图可知，无锡市全年主导风向为东南风，最少风向为西南偏西风和西南风、西风、西南偏南风。

5.3.3年有效小时数风机发电有对切入和切出速度的要求。

切入速度一般为3m/s或5m/s，切出速度一般取25m/s或27m/s，从切入到切出之间的风速称为有效风速。

根据无锡市（市区）典型气象年统计数据（正常：2005年，风大：2000年，风小：2007年，取其平均值），取切入速度、切出速度为3m/s、25m/s，统计得出一年中风速值在有效风速范围内的小时数，即年有效小时数为3480小时，年可利用风能小时数较少。

5.3.4各等级风速频率风能可利用区条件为：风速不小于3m/s的小时数全年应超过2000小时才能做为风能可利用区，风速大于6m/s的小时数应大于150小时。

无锡市的风速小时分布如表5.3-3，风速不小于3m/s的时间全年共3480小时，高于可利用风能小时数的最低标准。

图5.3-3 无锡市风速小时数分布图5.3.5平均风功率密度35.4无锡市风能资源潜力分析无锡市区内年平均风速为2.8 m/s，由表5.4-1我国风能率密度等级划分表可知，无锡为并网风力发电不适宜区域。

表5.4-1 我国风能率密度等级划分。

平均风功率密度

平均风功率密度
风能是一种重要的可再生能源，也是一种可以减少碳排放的清洁能源。

在过去的几十年间，风能技术得到了长足的发展，减少了能源的消耗，同时也减少了对环境的污染。

已经有越来越多的工程师从事风能设施的研究和设计，从而推动了全球的风能发展。

风功率密度是风能发展的关键指标，它定义了一片地区风资源的可利用性，反映了该地区风能发电设施在制造成本和发电资源之间的实际权衡。

在现有的全球风能地图中，大中国地域的平均风功率密度达到了350-400w / m²，即每平方米每秒的风力可以提供350-400瓦的功率，在全球范围内而言，是相对较高的等级。

平均风功率密度作为一个重要的统计参数，不仅可以用来衡量预期的风能资源，还能用来评估现有发电设施或计划设施的可靠性。

全球大中国地域的平均风功率密度达到了350-400w / m²，这为减少全球碳排放，同时也为未来风能投资和风能技术开发提供了可靠的参照数据。

也许，与大多数发电技术相比，风能获取有其特殊的难点：如何确保稳定的资源利用效率，能精准地把握和估算发电量，这是投资者和工程师必须考虑的重要问题。

因此，全球风功率密
度的增加将极大地促进风能发电的应用，并有效地利用风的资源。