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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2024/5/21 周二1一、风资源评估基础知识二、风电机组选型三、宏观与微观选址2024/5/21 周二2一、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。2024/5/21 周二3一、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 2024/5/21 周二4一、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：年平均风速Vave-以年为时间单位的风速变化的平均值。2024/5/21 周二5一、风资源评估基础知识 2024/5/21 周二6一、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。指数律分布：指数律分布：对数律分布：对数律分布：V(Z)Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 风切变指数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2024/5/21 周二7一、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：式中：k形状参数（shape parameter）C尺度参数(scale parameter)2024/5/21 周二8一、风资源评估基础知识瑞利分布：（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：2024/5/21 周二9一、风资源评估基础知识 2024/5/21 周二10一、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。湍流强度：式中：风速相对于10min平均风速的标准方差 V10min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。2024/5/21 周二11一、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。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)。2024/5/21 周二12一、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。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。2024/5/21 周二13一、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。式中：Dwp平均风功率密度；n 在设定时段内的记录数；空气密度；i第i次记录的风速值。2024/5/21 周二14一、风资源评估基础知识风能密度 在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的能量。式中：DWE风能密度；m 在设定时间段内的记录数；空气密度；j 第j次记录的风速；tj第j次记录风速发生时间2024/5/21 周二15二、风电机组选型1.风机选型的依据-IEC标准2024/5/21 周二16二、风电机组选型 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2024/5/21 周二17二、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。2024/5/21 周二18三、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。2024/5/21 周二19三、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 2024/5/21 周二20三、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。2024/5/21 周二21三、宏观与微观选址 在前面我们主要考虑的是风能资源大小，我们还必须考虑：土地的可用性 地形地貌、地质 交通运输 电网情况 初步确定测风塔的位置 以上这些工作就需要我们进行实地考察。2024/5/21 周二22三、宏观与微观选址 考察风能的大小，主要通过：咨询当地气象部门，并搜集相关气象资料。听取当地居民的描述 察看有无风成地貌 通过考察以后，综合风能资源和其它建设条件，排除那些不具备一项或多项建设条件的地点，如风能很小、接入系统造价很高甚至无法解决等，即可确定若干个备选场址，转入下一步工作：风能资源测量。风能资源测量，参考国家标准GB/T18709-2002风电场风能资源测量方法2024/5/21 周二23三、宏观与微观选址 测风需严谨、认真对待。安装、检测报告，有人值守，检修记录，一年以上测风 测风完成后，认真仔细评估，确定项目地点、范围和容量 开始着手微观选址及相关设计与勘查2024/5/21 周二24三、宏观与微观选址微观选址 风电机组具体位置的选择和确定。其主要目的是通过对若干方案的技术经济比较，确定风电场风电机组的布置方案，使风电场获得较好的发电量，达到最佳的收益。风电场微观选址的影响因素有很多，风能资源分布情况当然是最主要的，同时要考虑运输、耕地、林地、坟地、民居、雷达站、信号塔、地质情况和损耗等多重因素。微观选址的基本原则：1）根据风向和风能玫瑰图，使风机间距满足发电量较大，尾流影响较小为原则。2024/5/21 周二25三、宏观与微观选址 2）风电机的布置应根据地形条件，充分利用风电场的土地和地形，恰当选择机组之间的行距和列距，尽量减少尾流影响，并结合当地的交通运输和安装条件选择机位。3）考虑风电场的送变电方案、运输和安装条件，力求输电线路长度较短，运输和安装方便。不宜过分分散，便于管理，节省土地，充分利用风力资源。借鉴国内外经验，掌握基本方法和原则，总结规律2024/5/21 周二26三、宏观与微观选址 风电机组的布置和发电量的计算，一般都借助于WAsP、WindFarmer、WindSim、WT和WindPRO等风资源处理分析软件。具体步骤如下。1、确认风电场可用土地的界限。2、结合地形、地表粗糙度和障碍物等，利用风电场测站所测的并经过订正的测风资料，在风电场范围内绘制出一定轮毂高度的风能资源分布图。3、根据微观选址的基本原则和风电场的风能资源分布图，拟定若干布置方案，并用软件对各方案进行优化。4、实地勘查定点，经济技术分析，确定点位。2024/5/21 周二27谢谢大家！谢谢大家！2024/5/21 周二28