風(fēng)資源評估知識

1、風(fēng)資源評估相關(guān)知識廣東明陽風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識二、風(fēng)電機(jī)組選型三、宏觀與微觀選址一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識1.風(fēng)是怎么形成的？ 太陽輻射造成地球表明受熱不均，引起大氣層壓力分布不均，壓力的分布不均，導(dǎo)致大氣的相對運(yùn)動，從而產(chǎn)生的風(fēng)。 大氣的運(yùn)動主要有大氣環(huán)流和局地環(huán)流兩種。一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識2.風(fēng)資源評估的一些基本概念（術(shù)語） 平均風(fēng)速 風(fēng)廓線 年平均風(fēng)速分布 湍流 極端風(fēng)速 風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖 風(fēng)功率密度 風(fēng)能密度 一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識平均風(fēng)速 大氣隨時(shí)間和空間是隨機(jī)變化的，對于風(fēng)電行業(yè)來說我們關(guān)注的是大氣沿水平方向的運(yùn)動。 風(fēng)速（水平風(fēng)速）：單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上

2、移動的距離。 平均風(fēng)速-一定時(shí)間段內(nèi)風(fēng)速變化的平均值，其計(jì)算公式為 ： 年平均風(fēng)速Vave-以年為時(shí)間單位的風(fēng)速變化的平均值。 dttVtt21)(tt1V12一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識 一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識風(fēng)廓線 因?yàn)闅怏w的粘性及地表粗糙度的不同，風(fēng)速沿高度方向是變化的，其變化符合一定的規(guī)律。 目前常用表征風(fēng)廓線分布規(guī)律的有對數(shù)律分布和指數(shù)律分布兩種，IEC 61400采用的是指數(shù)律分布。指數(shù)律分布：指數(shù)律分布：對數(shù)律分布：對數(shù)律分布：V(Z) Z高度處風(fēng)速 Z 距地面高度 Zr 參考高度 風(fēng)切變指數(shù)V(Z) Z高度處風(fēng)速 Z 距地面高度 Zr 參考高度 Zo 地表面粗糙長度)()()(rrZ

3、ZZVZV)/ln()/ln()()(00ZZZZZVZVrr一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識年平均風(fēng)速分布 年平均風(fēng)速分布：一年內(nèi)不同風(fēng)速累積小時(shí)數(shù)。（一種統(tǒng)計(jì)分析方法） 表征年平均風(fēng)速分布的有威布爾分布曲線、瑞利分布曲線和概率密度曲線等方式。 威布爾分布： 式中： k形狀參數(shù)（shape parameter） C尺度參數(shù)(scale parameter)/(exp1)(PWkCVV一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識 瑞利分布：（瑞利分布是威布爾分布的取k=2的一個(gè)特例） 概率密度曲線： )2/(exp1)(P2RaveVVV)/(exp)()(p1WkkCVCVCkV一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識 一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知

4、識湍流 短時(shí)間（風(fēng)資源評估中一般取10分鐘）內(nèi)的風(fēng)速波動。 湍流強(qiáng)度： 式中： 風(fēng)速相對于10min平均風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)方差 V10min平均風(fēng)速湍流產(chǎn)生原因主要有兩個(gè)： 1.當(dāng)空氣流動時(shí)，由于地形地貌差異（例如山峰、森林）造成的與地表的“摩擦”； 2.由于空氣密度差異和氣溫變化的熱效應(yīng)導(dǎo)致空氣氣團(tuán)垂直運(yùn)動。VI/一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識極端風(fēng)速 較長時(shí)間內(nèi)給定取樣時(shí)間下風(fēng)速的最大值。 風(fēng)電行業(yè)表征極端風(fēng)速的方式有最大風(fēng)速和極大風(fēng)速兩種。 最大風(fēng)速-給定時(shí)段內(nèi)的10分鐘平均風(fēng)速的最大值。 極大風(fēng)速-給定時(shí)段內(nèi)的瞬時(shí)（一般取3s均值）風(fēng)速的最大值。 風(fēng)電行業(yè)通常所說的50年一遇極端風(fēng)速是基于歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

5、得出的一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)值，這其中引入了概率的概念。 例如： 設(shè)計(jì)等級為IEC III類的機(jī)組，就是在50年內(nèi)，50年（N）一遇極端風(fēng)速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖 風(fēng)向玫瑰圖-在極坐標(biāo)圖上繪出給定地在一年中各種風(fēng)向出現(xiàn)的頻率。因圖形與玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰圖。 風(fēng)能玫瑰圖-在極坐標(biāo)圖上繪出給定地在一年中各方向風(fēng)能值的統(tǒng)計(jì)圖。 風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)能玫瑰圖在我們后期微觀選址中是非常有用的。0?22.5?45?67.5?90?112.5?135?157.5?180?202.5?225?247.5?270?292.5?315?337.5?

6、0% calm8%16%24%0?22.5?45?67.5?90?112.5?135?157.5?180?202.5?225?247.5?270?292.5?315?337.5?8%16%24%一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識風(fēng)功率密度 與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的功率。 式中： Dwp平均風(fēng)功率密度； n 在設(shè)定時(shí)段內(nèi)的記錄數(shù)； 空氣密度； i第i次記錄的風(fēng)速值。niivn13WP)(21D一、風(fēng)資源評估基礎(chǔ)知識風(fēng)能密度 在設(shè)定時(shí)段與風(fēng)向垂直的單位面積中風(fēng)所具有的能量。 式中： DWE風(fēng)能密度； m 在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的記錄數(shù)； 空氣密度； j 第j次記錄的風(fēng)速； tj第j次記錄風(fēng)速發(fā)生時(shí)間mjjjt

7、v13WE)(21D1.風(fēng)機(jī)選型的依據(jù)-IEC標(biāo)準(zhǔn)二、 其中： Vave-長年代（代表年）平均風(fēng)速； Vref-參考風(fēng)速，即50年一遇最大風(fēng)速； Iref 、 I15 -平均風(fēng)速在15m/s區(qū)間的湍流強(qiáng)度特征值二、 在風(fēng)電場選型之前，我們需要確定風(fēng)電場的等級，再選擇合適等級的機(jī)組。 機(jī)型選擇的一般原則： 1.風(fēng)電機(jī)組等級應(yīng)高于或等于風(fēng)電場等級； 2.盡量選用單機(jī)容量較大的機(jī)組； 3.盡量選用較大的葉輪直徑； 4.陸上風(fēng)機(jī)應(yīng)選擇較高的塔架，海上則相反。 三、宏觀與微觀選址宏觀選址 風(fēng)電場宏觀選址即風(fēng)電場場址選擇。是在一個(gè)較大的地區(qū)內(nèi)，通過對若干場址的風(fēng)能資源和其它建設(shè)條件的分析和比較，確定風(fēng)電場

8、的建設(shè)地點(diǎn)、開發(fā)價(jià)值、開發(fā)策略和開發(fā)步驟的過程，是企業(yè)能否通過開發(fā)風(fēng)電場獲取經(jīng)濟(jì)利益的關(guān)鍵所在。 影響宏觀選址的因素有：風(fēng)能資源（最主要影響因素）和其它相關(guān)氣候條件、地形和交通運(yùn)輸、工程地質(zhì)、接入系統(tǒng)、海洋水文（海上風(fēng)機(jī)）、社會政治和經(jīng)濟(jì)技術(shù)因素。三、宏觀與微觀選址宏觀選址基本原則 1）、風(fēng)能資源豐富，風(fēng)能質(zhì)量好 2）、符合國家產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)發(fā)展規(guī)劃 3）、滿足聯(lián)網(wǎng)要求 4）、具備交通運(yùn)輸和施工安裝條件 5）、保證工程安全 6）、滿足環(huán)境保護(hù)的要求 7）、滿足投資回報(bào)要求 三、宏觀與微觀選址備選場址的確定 在一個(gè)較大范圍內(nèi)，如全國或一個(gè)省，一個(gè)縣或一個(gè)電網(wǎng)轄區(qū)內(nèi)，確定幾個(gè)可能建設(shè)風(fēng)電場的區(qū)域。

9、 尋找備選場址的途徑：已建風(fēng)電場周圍；向?qū)I(yè)部門或?qū)I(yè)人員咨詢；國家風(fēng)能資源分布圖 對較小范圍（如一個(gè)省或是市縣），我們就需要借助地形地貌特征（例如走向和主風(fēng)向平行的隘口和峽谷）來進(jìn)行場址的選取了。當(dāng)然我們也可以利用CFD工具來進(jìn)行模擬。 三、宏觀與微觀選址 在前面我們主要考慮的是風(fēng)能資源大小，我們還必須考慮： 土地的可用性 地形地貌、地質(zhì) 交通運(yùn)輸 電網(wǎng)情況 初步確定測風(fēng)塔的位置 以上這些工作就需要我們進(jìn)行實(shí)地考察。三、宏觀與微觀選址 考察風(fēng)能的大小，主要通過： 咨詢當(dāng)?shù)貧庀蟛块T，并搜集相關(guān)氣象資料。 聽取當(dāng)?shù)鼐用竦拿枋?察看有無風(fēng)成地貌 通過考察以后，綜合風(fēng)能資源和其它建設(shè)條件，排除那些不

10、具備一項(xiàng)或多項(xiàng)建設(shè)條件的地點(diǎn)，如風(fēng)能很小、接入系統(tǒng)造價(jià)很高甚至無法解決等，即可確定若干個(gè)備選場址，轉(zhuǎn)入下一步工作：風(fēng)能資源測量。 風(fēng)能資源測量，參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18709-2002風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法三、宏觀與微觀選址 測風(fēng)需嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真對待。 安裝、檢測報(bào)告，有人值守，檢修記錄，一年以上測風(fēng) 測風(fēng)完成后，認(rèn)真仔細(xì)評估，確定項(xiàng)目地點(diǎn)、范圍和容量 開始著手微觀選址及相關(guān)設(shè)計(jì)與勘查三、宏觀與微觀選址微觀選址 風(fēng)電機(jī)組具體位置的選擇和確定。 其主要目的是通過對若干方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組的布置方案，使風(fēng)電場獲得較好的發(fā)電量，達(dá)到最佳的收益。 風(fēng)電場微觀選址的影響因素有很多，風(fēng)能資源

11、分布情況當(dāng)然是最主要的，同時(shí)要考慮運(yùn)輸、耕地、林地、墳地、民居、雷達(dá)站、信號塔、地質(zhì)情況和損耗等多重因素。微觀選址的基本原則： 1）根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖，使風(fēng)機(jī)間距滿足發(fā)電量較大，尾流影響較小為原則。 三、宏觀與微觀選址 2）風(fēng)電機(jī)的布置應(yīng)根據(jù)地形條件，充分利用風(fēng)電場的土地和地形，恰當(dāng)選擇機(jī)組之間的行距和列距，盡量減少尾流影響，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸和安裝條件選擇機(jī)位。 3）考慮風(fēng)電場的送變電方案、運(yùn)輸和安裝條件，力求輸電線路長度較短，運(yùn)輸和安裝方便。不宜過分分散，便于管理，節(jié)省土地，充分利用風(fēng)力資源。 借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，掌握基本方法和原則，總結(jié)規(guī)律三、宏觀與微觀選址 風(fēng)電機(jī)組的布置和發(fā)電量的計(jì)算，一般都借助于WAsP、WindFarmer、WindSim、WT和WindPRO等風(fēng)資源