(2025年)风力资源考试题及答案

(2025年)风力资源考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.风玫瑰图中，某方向线段长度占总线段长度的比例主要反映该方向的：A.平均风速B.风频占比C.风功率密度D.湍流强度2.依据《风电场风能资源测量与评估技术规范》（2024年修订版），100m高度测风塔的风速传感器与塔体的水平距离应不小于：A.1.5倍塔体宽度B.2倍塔体宽度C.2.5倍塔体宽度D.3倍塔体宽度3.某风电场年平均风速为7.8m/s，威布尔分布形状参数k=2.1，尺度参数c=8.5m/s，其年平均风功率密度最接近以下哪项（空气密度取1.225kg/m³）：A.320W/m²B.410W/m²C.500W/m²D.590W/m²4.湍流强度的定义是某一时间段内：A.风速标准差与平均风速的比值B.风速最大值与最小值的差值C.风攻角变化的均方根值D.风向变化频率与平均风速的比值5.以下哪种地形条件下，风切变指数通常最大？A.开阔平原B.起伏丘陵（相对高度＜50m）C.山地（相对高度50-200m）D.陡峭山脊6.用于风资源评估的测风数据连续完整率应不低于：A.90%B.92%C.95%D.98%7.某测风塔10m高度年平均风速为5.5m/s，30m高度为6.8m/s，采用幂律模型计算50m高度风速（风切变指数α取0.14），结果约为：A.7.2m/sB.7.5m/sC.7.8m/sD.8.1m/s8.风资源评估中，“有效风功率密度”指的是：A.3-25m/s风速范围内的平均风功率密度B.5-20m/s风速范围内的平均风功率密度C.8-22m/s风速范围内的平均风功率密度D.10-25m/s风速范围内的平均风功率密度9.以下哪种设备不属于地面测风系统的常规配置？A.三杯式风速仪B.超声波风速仪C.激光雷达（Lidar）D.风向标10.当测风数据出现“野点”（异常值）时，优先采用的处理方法是：A.直接删除并插补B.用相邻时刻数据替代C.基于统计分布识别后修正D.忽略不计二、填空题（每空1分，共20分）1.标准空气密度的取值为________kg/m³（15℃，1013.25hPa）。2.威布尔分布的两个关键参数是________和________。3.风切变指数α的常用经验值在平坦开阔地形为________，复杂地形可增大至________。4.湍流强度等级划分中，I类湍流对应的湍流强度（15m/s参考风速下）不超过________。5.测风数据质量控制的主要步骤包括________、________、________和________。6.风电场微观选址时，风机间距通常需满足________倍叶轮直径的横向距离和________倍叶轮直径的纵向距离（考虑主导风向）。7.有效风小时数指的是________风速范围内的累计小时数。8.卫星测风技术主要通过________反演海面或陆面风速，其数据分辨率通常为________km。9.风资源评估中，长期修正的常用方法有________和________。10.极端风速的重现期通常取________年，用于风机结构强度设计。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述威布尔分布在风资源评估中的核心作用及参数物理意义。2.说明测风塔选址需遵循的主要原则（至少5条）。3.分析风切变对风电场发电量的影响机制。4.列举风资源评估中需重点关注的5类数据质量问题，并说明其对评估结果的潜在影响。5.对比传统测风塔与激光雷达（Lidar）在风资源测量中的优缺点。四、计算题（每题10分，共30分）1.某测风塔10m高度连续10分钟风速数据如下（单位：m/s）：4.2,4.5,4.8,5.1,5.3,5.5,5.7,5.9,6.1,6.3。计算该时段的平均风速、风速标准差及湍流强度（湍流强度取10分钟平均）。2.某风电场测风塔30m高度年平均风速为6.5m/s，风切变指数α=0.16，空气密度1.20kg/m³。假设风机轮毂高度为100m，叶轮扫风面积为1500m²，风机功率曲线在100m高度等效风速下的年平均功率系数为0.38，估算该风机的年发电量（不考虑尾流损失和其他损耗）。3.某风电场测风数据显示，年平均风速为7.2m/s，威布尔分布参数k=1.9，c=8.0m/s。计算3-25m/s风速范围内的风频占比（已知威布尔分布累积概率函数P(v≤V)=1-exp[-(V/c)^k]）。五、论述题（每题15分，共30分）1.结合复杂地形（如山地、峡谷）特点，论述风资源评估中需重点关注的关键问题及应对措施。2.随着多源数据融合技术的发展（如测风塔、Lidar、卫星、数值模拟），论述其在风资源评估中的应用价值及技术挑战。答案一、单项选择题1.B2.C3.B4.A5.D6.C7.B8.A9.C10.C二、填空题1.1.2252.形状参数k；尺度参数c3.0.14；0.25（或更高）4.0.165.数据完整性检查；野点识别；趋势性偏差修正；合理性验证6.3-5；5-107.3-25m/s8.散射计（或合成孔径雷达）；25-509.线性回归法；频率匹配法10.50三、简答题1.核心作用：威布尔分布是描述风速概率分布的常用模型，可通过k和c参数拟合实际风速数据，用于计算风功率密度、有效风小时数等关键指标。参数意义：k为形状参数，反映风速分布的集中程度（k越大，分布越集中）；c为尺度参数，与平均风速正相关（c≈平均风速×Γ(1+1/k)，Γ为伽马函数）。2.主要原则：①代表性原则（覆盖风电场主要地形）；②避开局地干扰（如建筑物、树林，水平距离≥10倍障碍物高度）；③满足高度要求（至少3层传感器，覆盖轮毂高度）；④地质稳定（避免滑坡、塌陷区域）；⑤交通便利（便于维护）；⑥远离电磁干扰源（如高压线路）。3.影响机制：风切变反映风速随高度的变化率，轮毂高度处风速受α影响显著。α增大时，轮毂高度风速高于低高度风速（若α>0），可能提高风功率密度；但过大的α会导致叶轮不同高度处风速差异增大，增加叶片受力不均，降低效率并可能缩短寿命；同时，风切变与湍流强度相关，可能加剧机组疲劳载荷。4.重点数据质量问题：①缺失数据（影响长期平均的准确性，需合理插补）；②野点（导致风速/风向异常，需识别剔除）；③传感器偏差（如风速仪零点漂移，造成系统性误差）；④风向传感器卡滞（导致风向数据失真，影响风玫瑰图可靠性）；⑤时间同步错误（数据时间戳偏差，无法准确对应气象过程）。5.优缺点对比：传统测风塔优点是数据稳定性高、校准成熟、成本较低；缺点是仅单点测量、高度受限（通常≤200m）、安装维护周期长。Lidar优点是可远程测风（高度可达500m以上）、多高度同步测量、减少塔架干扰；缺点是设备成本高、受天气（如雾、雨）影响大、校准复杂，长期数据稳定性待验证。四、计算题1.平均风速=（4.2+4.5+…+6.3）/10=5.37m/s风速标准差=√[Σ(v_i-5.37)²/(10-1)]≈0.78m/s湍流强度=0.78/5.37≈0.145（14.5%）2.100m高度风速=6.5×(100/30)^0.16≈6.5×1.28≈8.32m/s风功率密度=0.5×1.20×8.32³≈0.5×1.20×575≈345W/m²年发电量=345×1500×0.38×8760≈345×1500=517500；517500×0.38=196650；196650×8760≈1.72×10^9Wh=1720万kWh3.3m/s时累积概率P1=1-exp[-(3/8)^1.9]≈1-exp(-0.13)=0.12325m/s时累积概率P2=1-exp[-(25/8)^1.9]≈1-exp(-5.6)=0.997有效风频=P2-P1≈0.997-0.123=0.874（87.4%）五、论述题1.复杂地形风资源评估关键问题及措施：关键问题：①地形绕流与局地风场畸变（如峡谷加速、山地背风坡涡旋），导致风速分布不均；②风切变和湍流强度显著增大（地形起伏引起气流分离），影响机组载荷；③近地层风特性复杂（如热力驱动的山谷风），需区分动力风与热力风；④测风塔代表性不足（单点数据难反映区域风场）。应对措施：①增加测风塔数量（覆盖山脊、山谷等典型地形），结合Lidar扫描获取区域风场；②采用CFD数值模拟（如WRF+Fluent耦合），模拟地形对气流的影响；③重点分析湍流强度垂直分布，修正机组功率曲线；④延长测风周期（≥1年），捕捉季节变化的热力风特征；⑤结合地形复杂度指数（TPI）划分评估区域，分区计算风资源。2.多源数据融合的应用价值与挑战：应用价值：①弥补单点测风塔的空间局限性（卫星/Lidar提供区域风场）；②提升长期修正精度（数值模拟补充历史气象数据）