复杂山区50a一遇最大风速估算

50a一遇最大风速是风电场风机型号选择的决定因子之一,同时,对风电场的安全运行影响很大,贵州地形复杂,拟建风电场均为山区,50a一遇最大风速的计算尤为复杂。该文在参考国内各种常用的极值计算方法的基础上,采用《建筑结构载荷规范》风压表估算方法及5d最大风速取样法对盘县黄茅坪、惠水摆榜2座测风塔进行50a一遇最大风速估算,探讨山区不同地形条件下最大风速的变化规律。     

上海地区沿海（江）岸非汛期不同重现期最大风速估算

非汛期不同重现期最大风速是沿海(江)岸堤防设计标准、工程安全性和投资成本估算的一个重要参数。文中基于上海崇明、宝山、南汇、奉贤和金山5个沿海(江)岸气象站历史风速观测资料和横沙岛测风塔10 m高度逐日最大风速资料,采用极值I型分布估算了上海地区沿海(江)岸非汛期(1—5月和10—12月)各风向不同重现期最大风速。结果表明,上海地区沿海(江)岸非汛期的最大风速以W风最大,SW风最小。沿海(江)岸非汛期50 a一遇最大风速为23.3—28.3 m/s,小于上海地区基准风速(30.0 m/s)。各地非汛期不同风向50 a一遇最大风速的最大差值为3.4—8.1 m/s,同一重现期各地沿海(江)岸10 m高度最大风速极值也相差较大。崇明区域非汛期沿海(江)岸最大风速最大,其次是南汇区域,宝山区域最小。上海地区最大风速一般都出现在沿海地带,其分布与上海实际地理、地表状况相符。     

50年一遇最大风速估算

根据榆林气象站1961—2016年逐年及该地区某一风电观测场2007年逐时最大风速资料,在探讨最大风速突变点的基础上,利用极值Ⅰ型分析法及1d、5d设计风速取样法对风电观测场50a一遇最大风速进行估算,同时参考《建筑结构荷载规范》,最终确定风电观测场最大风速的取值。结果表明:榆林气象站历年最大风速有下降趋势,并在1980年发生突变;利用突变点前风电观测场最大风速序列计算的50a一遇风速修正后,得到的结果与建筑结构荷载规范的值相近,可以互相验证,最终确定50a一遇最大风速为25.3m/s,相应风压为0.4kN/m^2。     

50年一遇最大风速估算

根据榆林气象站1961—2016年逐年及该地区某一风电观测场2007年逐时最大风速资料,在探讨最大风速突变点的基础上,利用极值Ⅰ型分析法及1 d、5 d设计风速取样法对风电观测场50 a一遇最大风速进行估算,同时参考《建筑结构荷载规范》,最终确定风电观测场最大风速的取值。结果表明：榆林气象站历年最大风速有下降趋势,并在1980年发生突变;利用突变点前风电观测场最大风速序列计算的50 a一遇风速修正后,得到的结果与建筑结构荷载规范的值相近,可以互相验证,最终确定50 a一遇最大风速为253 m/s,相应风压为04 kN/m2。     

山东即墨风电场风力资源分析

以即墨气象站风速风向为参考,利用其30年风速资料确定风电场代表年,根据铁塔气象观测资料分析即墨风电场的风力资源状况;依据“风能资源评价技术规定”对即墨风电场的风速风向进行了检验修正。分析了测风塔各高度风速日、年变化,风向频率年月变化。计算分析了测风塔不同高度平均风速、风功率密度、有效小时数等风能参数。计算了不同风电机型60~70 m轮毂高度年发电量及其随高度变化规律;估算了风电场年发电量。得出即墨风电场达到3级风场标准,具有开发价值。     

1981—2020年安徽省不同重现期最大风速和极大风速时空变化特征

分别从质量控制级别、有效数据完整率、是否均一等方面考虑,选取安徽省51个气象站1981—2020年逐日10 min最大风速和2006—2020年逐日极大风速资料,基于最大风速资料应用阵风系数法构建1981—2005年极大风速,得到1981—2020年极大风速的长时间序列数据;对风速资料进行拟合适度检验,估算了安徽省不同重现期最大风速和极大风速的时间变化以及空间分布,并对极大风速序列延长前后重现期估算情况进行了对比。结果表明:(1) 利用阵风系数法构建的极大风速数据可信,可为因缺少长时间序列的极大风速观测而无法进行50年或者更长重现期估算提供参考;(2) 1981—2020年安徽省历年最大风速强度为12.38 m/s,极大风速强度为20.55 m/s,均为皖南低矮山区的风速值较低,沿江西部及江淮之间中部处于相对大值区;(3) 30年重现期最大风速为12.09~27.23 m/s,50年为12.64~29.01 m/s,均是石台站最小,桐城站最大;30年重现期的极大风速为23.51~39.56 m/s,50年为24.58~41.93 m/s,均为池州站最小,桐城站最大;(4) 短期的观测资料会降低重现期估算结果的可靠性。      

单体建筑气象抗风参数设计实例分析

利用防城港站1992-2010年的年平均风速及风向、最大风速及风向、极大风速及风向等以及台风、暴雨、大风等灾害性天气资料,分析该地区的风参数气候背景,最大风速及风向和极大风速及风向的分布特征;采用伯努利公式、极值I型概率分布拟合等方法.对50a一遇最大风速、50a一遇极大风速、基本风压和阵风风压等参数进行了计算和分析....     

果子沟高架桥工程设计中风速设计值的估算

对比分析果子沟临时气象观测站、伊宁和昭苏站61天的风速观测资料，利用伊宁和昭苏1971年1月至2003年12月的历史资料，计算果子沟风速的平均值和极值，并采用概率模式估算50年一遇、100年一遇最大风速。     

基于频谱补偿和数值模拟技术的江苏近海大气边界层百米高度处极端风速研究

在平均风速基本满足近海风力发电需求的前提下,近海大气边界层百米高度处极端风速的合理估算成为中国海上风电开发领域的研究热点。与低纬度海域台风极端风速的广泛研究不同,由于缺乏有效的技术手段,对于台风影响相对较少的中纬度海域,极端风速的科学认识明显不足。研究以江苏近海为例,通过频谱分析技术,定量刻画了数值模拟风速能谱在高频波段的能量衰减和截断特征;进而利用风速能谱曲线在频率域的积分及其在高频波段的补偿,实现无观测区域年最大风速的估算。与台风风场数值模拟技术相结合,综合考虑了中国中纬度海域受寒潮大风和热带气旋大风影响的复杂、特有气候特征,建立了一套可推广应用的近海大气边界层百米高度处极端风速估算的新方法。据此推算了江苏近海100 m高度处50年一遇的极端风速。结果表明:受寒潮大风影响,江苏北部海域的50年一遇风速超过40 m/s;少量北上的热带气旋则造成响水和如东附近海域40 m/s,甚至44 m/s以上的50年一遇风速;中部盐城附近海域的50年一遇风速则普遍低于35 m/s。研究成果不仅为该海域近海海洋工程的开发设计及安全运行提供重要的科学支撑,同时也有助于加深对中国极端气候事件的科学认识和大气边界层科学理论的发展。      

影响广西风电开发的主要气象灾害分析及评估

利用1951-2014年广西90个气象站雷暴、结冰、雨凇、大风以及热带气旋资料,对影响广西风电开发的主要气象灾害进行特征分析和影响评估。结果表明:广西各地历年最大风速极值一般出现在3-9月,推算几个代表气象站70m高度50a一遇最大风速小于37.5m/s;广西雷暴活动频繁,主要出现在每年的4-9月,各风能潜力区受雷暴影响均较大;积冰集中出现在12月至次年2月,积冰影响由桂北向桂南递减,主要影响区为桂北和部分高海拔山区;热带气旋4-12月影响广西,大部分可给风电场带来良好的效益,少数中心进入内陆的破坏型热带气旋可能会造成较大破坏。     

江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响

为了研究风阵性特征,尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响,利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据,分析了近地层风阵性基本特征,并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风,包括罕见的正面登陆台风达维（1210）,分析台风影响下风阵性特征。研究发现:江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强,10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20;海陆分布明显影响风阵性,离岸风的湍流强度明显大于向岸风;当风速等级小于6级时,风阵性随风速增大而一致性减小,之后则稳定少变;在台风中心附近,受风速、风向快速多变的影响,湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况,湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加,在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。     

利用浮标站观测资料分析台风“贝碧嘉”过境时风浪变化特征

利用北部湾海域一个大型气象浮标站获取的台风"贝碧嘉"过程实测数据,分析了该台风过境时风浪变化特征。分析结果表明:台风的风速时程变化曲线呈"M"形双峰分布,台风眼壁区风速最大,前眼壁区风速大于后眼壁区,前眼壁区和后眼壁区最大风速分别为22.6m/s和20.8m/s;台风眼区气压和风速最小,波高和波周期最大,其中眼区最大风速为2.7m/s,最大波高为5.4m,最大波周期为5.5s;波高最大值出现时间滞后风速最大值40min;台风眼区以外的波高与风速正相关;在台风从浮标站南侧经过期间,风向和波向均沿着顺时针方向旋转,其中风向和波向10min最大旋转角度分别为50°和150°;风向与波向不在同一个方向,两者之间的夹角平均为171°。     

基于测风塔数据的最大风速与极大风速 关系研究

利用辽宁省风能资源专业观测网2009年6月至2010年5月26座测风塔10—70 m(部分塔为100 m)高度的逐10 min梯度风观测数据,采用线性相关分析的方法,研究了近地层最大风速和极大风速的关系。结果表明:年内最大风速与极大风速多数出现在同一大风天气过程中,但极大风速并非主要发生在出现最大风速的20 min内;最大风速和极大风速易出现在午后和傍晚;极大风速与最大风速普遍具有较好的线性相关关系,日时距、10 min时距和大风条件下,日时距的相关性最好,平均相关系数达到0.970;不同时距和大风条件下,极大风速与最大风速的比值系数相差不大,但从相关性看可以考虑优先使用日时距样本的最大风速推算极大风速;随着高度的增加,极大风速与最大风速的比值系数减小,10 m高度日极大风速是日最大风速的1.42倍左右,70 m高度则是1.24倍左右,利用最大风速推算不同高度极大风速时不宜采用统一的比值系数。     

基于探空风资料的大气边界层不同高度风速变化研究

利用1981—2014年我国资料齐全的93个高空气象观测站(距离雷达300、600、900 m高度)的探空风资料,按照气象地理区划,借助GIS分析了边界层内不同高度风速及其趋势的时空变化,得到以下结论:300～900 m,东北和华北地区累年平均风速较大,西南和西北地区累年平均风速较小;边界层内各高度同一地区平均风速的月变化趋势基本一致,但各地区季节风速变化不同,同一地区月平均风速的年较差随高度上升而增大;300 m.各地区年平均风速均显著减小:在600和900 m.华北、西北、华中地区年平均风速呈增加趋势,东北地区年平均风速呈减小趋势,但均未通过显著性水平检验;各高度年平均风速空间分布均为东北地区较大,尤其大兴安岭和东北平原地带;从沿海到内陆,由东至西风速逐渐减小;在300 m.全国年平均风速以减小趋势为主;在600 m,全国大部分地区年平均风速呈增加趋势,尤其是中部、西北和华东沿海地区;在900 m高度,全国年平均风速变化趋势呈现由边界向内部的包围态势,中心地区呈增加趋势,边界地区均呈减小趋势,但是通过显著性水平检验的地区不多。     

台风莫拉克 (0908) 影响期间近地层风特性

通过对台风莫拉克 (0908) 影响范围内的33座测风塔观测资料的分析可知:台风莫拉克越靠近陆地,风场的非对称性越明显,其行进方向的左侧测风塔风向呈逆时针旋转,右侧测风塔风向顺时针旋转。在远离台风莫拉克的地方风向稳定,湍流强度变化较平稳;在台风莫拉克登陆点附近,风向、风速和湍流强度均会出现突变。台风莫拉克影响期间,湍流强度与风速的关系未出现IEC标准曲线那样随风速增大稳定减小,其I₁₅达B级和A级及以上的平均湍流强度会在风速7~17 m·s-1形成一个峰值;无论南风或北风,风速越大,各层湍流强度差异趋于减小,同等风速、高度的湍流强度偏南大风均大于偏北大风。位于台风莫拉克登陆点北侧测风塔湍流强度随风速的增加先减小后增大,最终各高度全部超过IEC标准A级曲线,而位于南侧测风塔湍流强度随风速的变化比北侧小,并随风速增大趋于标准A级曲线;另外北侧测风塔湍流强度大于南侧,且各高度偏北大风湍流强度之间的差异比南侧相应风向明显,表明北侧垂直方向的扰动更强。台风莫拉克阵风系数为1.2~1.7,其随高度变化与地形有关,一般情况下随高度升高而减小,在复杂地形条件下不符合随高度升高减小的规律。     

沿海风工程设计风速中泊松-耿贝尔法的应用

每年西北太平洋热带气旋(TC)发生的次数、移动路径和强度都是随机的,我国东南沿海各地每年受TC影响的次数便构成了某种离散型分布,而TC影响下的最大风速则可以构成某种连续型分布。该文采用上海台风研究所提供的1961—2006年TC中心风速和TC影响期间各台站大风资料,利用泊松-耿贝尔联合极值风速计算方法,计算了沿海各气象站TC影响大风的多年一遇风工程设计最大风速。结果表明:当观测资料样本序列较短,特别是像TC这样随机性很强的天气事件,泊松-耿贝尔联合极值算法更具优势;我国沿海地区有53.9%的台站50年一遇最大风速在25 m/s以下,最大风速大于42.5 m/s以上的台站分布于浙江的大陈岛、嵊山、石浦,福建的北茭和台山,广东的遮浪、上川岛和海南的西沙岛,在这些地区进行风电开发风险较大,应引起足够重视。     

龙海风压时空分布特征

利用龙海1959~2005年地面10 m in平均年最大风速资料,计算分析了历年地面最大风压的年际分布及同期内的极大风压的垂直分布,结果表明:离地面10 m高处的极大风压为49.0 kg/m2;50 m高处风压可增大到93.3 kg/m2;100 m高处风压可达到123.2 kg/m2,相当于44 m/s强风暴的破坏力。     

强台风纳沙 (1117) 近地层风特性观测分析

根据琼州海峡两岸2个梯度塔和1部车载风廓线雷达共同获取的强台风纳沙 (1117) 实测风速资料,分析强台风纳沙影响期间大风特性,发现以下观测事实和变化规律:位于台风移动路径右侧的测风站,其风向呈顺时针方向旋转,台风眼区经过的测风站,其最大风速接近35 m·s-1,且风向旋转超过180°,台风外围大风区经过的测风站其最大风速达到30 m·s-1,风向旋转73°;大风风切变过程可用对数函数和指数函数拟合,对数函数和指数函数对光滑下垫面的拟合效果更好,且对数函数拟合效果要略优于指数函数;阵风系数随风速增大而减小,但风速达到6级以后,阵风系数不随风速大小产生趋势变化,阵风系数与下垫面粗糙度有关,在粗糙下垫面上阵风系数会偏大;大风阵风系数随高度变化可用指数函数来描述,且对来自光滑下垫面的近地层大风阵风系数拟合效果更好。该观测个例的大风风切变指数与GB/T 18710—2002的推荐值存在差异——粗糙下垫面的大风风切变指数大于标准推荐值,而来自光滑下垫面的大风风切变指数则小于GB/T 18710—2002的推荐值。     

利用10 m高度风速推算风机轮毂高度平均风功率密度

通过对华南地区27个测风塔为期1年的铁塔观测资料进行分析,发现平均风功率密度指数值均小于3倍的平均风速指数值,利用平均风速和形状参数随高度的变化的经验公式,推导出由10m风速资料推算风机可能的轮毂高度的平均风功率密度的新方法,应用该方法对现有铁塔资料进行交互拟合分析,其平均相对误差9.6%,可为无梯度测风观测站点由10m高度风速的频率分布推算风机可能的轮毂高度平均风功率密度提供参考。