风电场风能资源评估方法(3)

5．3 数据订正 5．3．1 目的

数据订正是根据风场附近长期测站的观测数据，将验证的风场测风数据订正为一套反映风场长期平均水平的代表性数据，即风场测风高度上代表年的逐小时风速风向数据。

5．3．2 当地长期测站宜具备以下条件才可将风场短期数据订正为长期数据：

a）同期测风结果的相关性较好； b）具有30年以上规范的测风记录； c）与风场具有相似的地形条件； d）距离风场比较近。

5．3．3 应收集的长期测站有关数据见4.1.2。 5．3．4 数据订正的方法见附录A。 5．4 数据处理 5．4．1 目的

将订正后的数据处理成评估风场风能资源所需要的各种参数，包括不同时段的平均风速和风功率密度、风速频率分布和风能频率分布、风向频率和风能密度方向分布、风切变指数和湍流强度等。 5．4．2 平均风速和风功率密度

月平均、年平均；各月同一钟点（每日0点至23点）平均、全年同一钟点平均。

风功率密度的计算方法见附录B1。

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5．4．3 风速和风能频率分布

以1m/s为一个风速区间，统计每个风速区间内风速和风能出现的频率。每个风速区间的数字代表中间值，如5m/s风速区间为4.6m/s到5.5m/s。

5．4．4 风向频率及风能密度方向分布

计算出在代表16个方位的扇区内风向出现的频率和风能密度方向分布。

风能密度方向分布为全年各扇区的风能密度与全方位总风能密度的百分比。

风能密度的计算方法见附录B2。

注：出现频率最高的风向可能由于风速小，不一定是风能密度最大的方向。

5．4．5 风切变指数

推荐用幂定律拟合，风切变幂律公式和风切变指数的计算方法见附录B3。

如果没有不同高度的实测风速数据，风切变指数α取1/7（0.143）作为近似值。

注：近地层任意高度的风速，可以根据风切变指数和仪器安装高度测得的风速推算出来。估算风力发电机组发电量时需要推算出轮毂高度的风况。 5．4．6 湍流强度

风能资源评估中采用的湍流指标是水平风速的标准偏差，再根据

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相同时段的平均风速计算出湍流强度（IT） 5．4．6．1 湍流强度的计算方法见附录B4。 5．4．6．2 逐小时湍流强度。

逐小时湍流强度是以1h内最大的10min湍流强度作为该小时的代表值。

5．4．6 订正后的风况数据报告格式（示例）见附录C。

6 风能资源评估的参考判据

6．1 编制风况图表

将5.4条中处理好的各种风况参数绘制成图形。主要分为年风况和月风况两大类。风况图格式（示例）见附录D。 6．1．1 年风况

a）全年的风速和风功率日变化曲线图； b）风速和风功率的年变化曲线图； c）全年的风速和风能频率分布直方图； d）全年的风向和风能玫瑰图。 6．1．2 月风况

a）各月的风速和风功率日变化曲线图； b）各月的风向和风能玫瑰图。 6．1．3 相关长期测站风况

a）与风场测风塔同期的风速年变化直方图；

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b）连续20~30年的风速年际变化直方图。

注：将各种风况参数绘制成图形能够更直观地看出风场的风速、风向和风能的变化，便于和当地的地形条件、电力负荷曲线等比较，判断是否有利于风力发电机组的排列、风电场输出电力的变化是否接近负荷需求的变化等。 6．2 风能资源评估的参考判据 6．2．1 风功率密度

风功率密度蕴含风速、风速分布鞋空气密度的影响，是风场风能资源的综合指标，风功率密度等级见表4。应注意表4中风速参考值依据的标准条件（见表4的注1、注2）与风场实际条件的差别。

表4 风功率密度等级表

风功率 密度等级 1 2 3 4 5 6 7 10m高度 风功率密年平均风度W/m2 速参考值m/s ＜100 4.4 100~150 5.1 150~200 5.6 200~250 6.0 250~300 6.4 300~400 7.0 400~1000 9.4 注: 30m高度 风功率密年平均风度W/m2 速参考值m/s ＜160 5.1 160~240 5.9 240~320 6.5 320~400 7.0 400~480 7.4 480~640 8.2 640~1600 11.0 50m高度 风功率密年平均风度W/m2 速参考值m/s ＜200 5.6 200~300 6.4 300~400 7.0 400~500 7.5 500~600 8.0 600~800 8.8 800~2000 11.9 应用于并网风力发电 较好 好 很好 很好 很好 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。

6．2．2 风向频率及风能密度方向分布

风电场同机组位置的排列取决于风能密度方向分布和地形的影响。在风能玫瑰图上最好有一个明显的主导风向，或两个方向接近相

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反的主风向。

在山区主风向与山脊走向垂直为最好。 6．2．3 风速的日变化和年变化

用各月的风速（或风功率密度）日变化曲线图和全年的风速（或风功率密度）日变化曲线较，与同期的电网日负荷曲线对比；风速（或风功率密度）年变化曲线图，与同期的电网年负荷曲线对比，两者相一致或接近的部分越多越好。 6．2．4 湍流强度

IT值在0.10或以下表示湍流相对较小，中等程度湍流的IT值为0.10~0.25，更高的IT值表明湍流过大。

注：风场的湍流特征很重要，因为它对风力发电机组性通用不利影响，主要是减少输出功率，还可能引起极端荷载，最终削弱和破坏风力发电机组。

6．2．5 其他气象因素

特殊的天气条件要对风力发电机组提出特殊的要求，会增加成本和运行的困难，如最大风速超过40m/s或极大风速超过60m/s，气温低于零下20℃，积雪、积冰、雷暴、盐雾或沙尘多发地区等。

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