风能资源评估

2020/6/9，风能资源评估，2，1。风能相关知识介绍，2。数据收集，3。风塔数据的检查和补充，4。年度修订版，5。风能要素分析，内容总结，可行性研究报告，3，1。风能相关知识介绍，4。风：气流现象。通常指空气相对于地面的水平运动，是一个矢量，用风向和风速表示。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和空气运动速度的值。一般来说，有以下两种类型：相对于无限小时间段的瞬时风速，即某一时刻的阵风速度；平均风速，相对于一段有限的时间，通常指2、10分钟等的平均情况。风向：风向就是风向。风向观测以16个方向或0-360个值表示。静风由“c”表示。1.1基本概念，5，风能：气流以速度v自由流动在a区每秒获得的能量，即获得的功率p。风力密度：气流垂直通过单位截面积的风能。风向频率：某一风向的频率与某一时间段内各种风向(风速)的总频率之比称为某一风向的频率。风向玫瑰图：根据风向观测和记录结果，用极坐标表示不同风向的相对频率。风能玫瑰图：在极坐标中显示不同方向风能相对大小的图。1.1基本概念，是空气密度，6。风速随高度变化。风速随高度增加。建议用幂律拟合来获得风切变指数。根据风切变指数和仪器安装高度测得的风速，可以计算出地面附近任意高度的风速。1.2风速变化，为风切变指数，7，粗糙度等级表，8，风速日变化，一般白天和下午最大，夜间和清晨地层附近最小；上层白天下午有风，晚上有风。晴天的风的日变化比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。在北半球中纬度地区，风速的年变化一般冬季最高，夏季最低。春天是我国大部分地区冷暖空气交替的时期，所以春天的风最大。1.2风速变化，9，风速分布：用于表示风速概率分布的函数(聚类)。通常，风速分布有多种拟合线型，包括瑞利分布、对数正态分布、正态分布、双参数威布尔分布、三参数威布尔分布等。皮尔逊曲线也可用于拟合。然而，威布尔分布双参数曲线通常被认为适用于风速统计描述的概率密度函数。风速v的威布尔分布概率密度函数表示为：11，12，湍流强度：脉动风速的均方根与平均风速之比，即脉动风速值(采样时间间隔3s)，即为平均风速值。它测量相对于平均风速波动的湍流强度。1.4湍流强度，13。风能资源评价：通过对某地区风速风向观测时间序列的分析，估算该地区风能资源储量，并对风能资源的数量、质量和分布进行判断和评价。1.5风能资源评价，14，国家风能区划，15，国家风能区划，16，内蒙古自治区风速年变化类型，17，内蒙古自治区风能区划图，18，内蒙古自治区风能区划，19，内蒙古自治区风能区划，20，内蒙古自治区风能区划，21，2 .数据采集，22，2.1风塔定位，定位原则：1)风塔安装位置应具有代表性1)风塔安装点应具有代表性2)测风塔的安装点靠近障碍物，如树木或建筑物等，这些障碍物具有负面影响，23，2.1风速计塔定位，24，要求：具有30多年的标准风速计记录，良好的连续性和同期风速计数据，与风速计塔同期数据的良好相关性，靠近风场，并且在风场的类似地形条件周围相对开放，2.2参考场地选择，25，2.3数据收集，26，3。27、测风塔数据检查完成，缺失率小于2%，数据检查包括完整性、合理性、合理相关性和合理变化趋势检查。风电场风能资源评估方法 (GB/T18710.2002):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：其中待测数代表测量时数；缺失测量值的数量表示未记录的小时平均值的数量；无效数据的数量表示被确认为不合理的小时平均值的数量。风电场风能资源测量方法 (GB/T18709.2002):现场测风应连续进行不少于一年，现场采集的测风数据的完整率应在98%以上。数据合理性、合理相关性和合理变化趋势参考值见表1-3和表3.1数据检验，有效数据完整率=(待执行测试数-缺失测试数-无效数据数)/待执行测试数100%，28，表1主要参数合理范围参考值，表2主要参数合理相关性参考值，表3主要参数合理变化趋势参考值。 注：全国各地的气候条件和风况差异很大，表中列出的参数范围仅供检查时参考，当数据超出范围时，应根据当地风况的特点进行分析和判断。3.1数据检查、29、3.2数据完成、数据完成包括：缺失数据和不合理数据的处理。目的连续一年整理出一套完整的逐时风场数据。方法和步骤：检查后，选择符合实际情况的有效数据，并返回原始数据集。不合理的相关数据处理：利用测风塔测得的风切变的幂律公式进行计算，替代不同高度风速的不合理相关数据。对同一测风塔不同高度的风向进行比较，综合分析后，替换不合理的风向相关数据。缺失数据的处理：对相邻测风站或参考气象站的同期数据进行相关分析，缺失数据用得到的相关方程进行补充。不合理的气温和气压数据处理：对实测气温和气压数据进行分析，并与气象站的相应观测数据进行对比参考，替换不合理的气温和气压趋势数据。30，4。代表性年修订，31，4.1目标和方法，目的：将验证和完成后的风场年度数据修订为一组反映风电场长期平均水平的代表性数据。确定代表年的方法：根据气象站过去30年每年(每月)的平均风速，选择年平均风速等于或接近30年平均风速的年份，定义为平均风速年。方法：16个扇面相关分析大风年(风速计年代表年):负校正小风年(风速计年代表年):正校正，32，4.2 16扇面相关分析，33，1)y=ax b2)校正 a (v代表年-V风速计年)3)代表年=风速计年校正，4.2 16扇面相关分析，34，5。风能要素分析，35，5.1风能要素分析内容，不同高度风速和风力密度的日变化和年变化及其平均情况；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威布尔分布；50年强风湍流强度风切变指数空气密度；36；明显的季节变化：冬季和春季较大，夏季和秋季较小；白天变小，晚上变大(不同的地方，不同的变化规律)。5.2不同高度风速和风力密度的日变化和年变化及其平均值风力密度等级为3或更高的风电场具有开发价值。5.2不同高度的风速和风力密度及其平均条件的每月和每日变化，39。风电场内机组的布置取决于风能密度的方向分布和地形的影响。风玫瑰图上最好有明显的主导风向，或者两个方向接近相反的主导风向。在山区，主要风向垂直于山脊的方向。5.3风向频率和风能密度的方向分布，40，5.4风速和风能频率分布，41，5.5年有效风速小时，42，5.6年不同高度风速频率的威布尔分布。由于不同的地理和气候特征，威布尔分布参数也有很大的不同。K值通常在1到3之间变化。在欧洲，K值通常取2。K值越大，风速波动越小，越适合风力发电。此外，随着高度的增加，K值略有增加。43，5.750年一遇的最大风速与测风塔有关。风速计塔处50年一次的最大风速，44，表5风力涡轮机等级的基本参数，以及5.750年一次的最大风速决定了风力涡轮机等级。45.风电场的湍流特性非常重要，因为它们直接影响风力涡轮机的性能和使用寿命。当湍流强度较大时，会降低输出功率，还可能导致极端负载，最终削弱和损坏风力涡轮机。0.10或更小的信息技术值表示相对较小的湍流，0.10-0.25的信息技术值表示中度湍流，较高的信息技术值表示过度湍流。对于风力发电场，湍流强度要求不超过0.25。5.8湍流强度，46，计算代表全年轮毂高度的风速和风切变，计算50年大风，5.9风切变指数，47，5.10空气密度计算，p是全年平均气压，t是全年平均开尔文温标绝对温度(t 273)R是气体常数(287J/kgK)，48，5.10空气密度计算，空气密度随气压和温度而变化，并随高度的增加而减小。49，5.10空气密度的计算，50。特殊天气条件下对风力涡轮机的特殊要求将增加成本和操作难度，例如最大风速超过40米/秒或最大风速超过60米/秒；温度低于-20；冰雪堆积；雷暴、盐雾、高温或易尘区等。5.11其他气象因素，51。通过对风电场风塔的年度风数据的分析和处理，参考气象站站长的系列数据，评估风资源数据的代表性，并计算代表该年的风能因子。以风速表为代表的风电场风能资源评价结果如下：1 .经过代表年的年度修正后，测风站各高度的年平均风速为m/s；相应的风力密度分别为W/m2。风电场的风电密度等级较好，具有开发价值。第二，风场面积代表全年70m的主导风向，频率为%，风能密度分布最大的方向，频率为% 3。风电场场地的海拔高度在m之间，空气密度为1.032kg/m3。4.测风塔代表每年70米的高度，从3米/秒到25米/秒。年有效风速小时数分别为小时，占总数的% 5。风电场轮毂高度的最大风速为50年一