近地层风能参数随高度分布的推算方法研究

应用江苏和吉林的12个测风塔资料,对两个地区的风能参数进行了统计和分析,探讨了一种用10m高度风速资料推算近地层内任意高度上平均风功率密度的新方法.结果表明:应用该方法交互拟合不同高度的平均风功率密度,平均误差4.4%,最大误差13.3%,优于指数律的平均误差7.8%,最大误差22.0%,效果较为理想.     

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。     

东莞风能资源的评估及开发利用

根据气象观测站、梯度测风塔、自动气象站的测风资料和国家相关标准,采用风玫瑰图、幂指数法等,对东莞市风能资源的时空变化进行了研究.结果表明:10 m高度年平均风速为2.0 m/s,年平均主导风向为东风.风随高度的垂直切变指数为0.151,70 m高度(风机轮毂高度)年平均风速为2.03～4.67 m/s,年平均风功率密度...     

CSAT3三维超声风速仪观测资料质量检验

利用江西省永修县吉山铁塔50 m处CSAT3三维超声风速仪和常规仪器的风观测资料,以及铁塔附近气象观测站同期降水资料,通过对比分析,检验了超声风速仪水平风观测资料质量,还考察了降水(降水强度大于3 mm/h)对观测资料质量的影响。结果表明:超声风速仪观测的水平风速的数值和演变趋势与实际基本一致;超声风速仪观测的风向方位和高频区分布与实际基本吻合。降水期间,风速和风向观测结果与实际仍然一致,降水对超声风速仪的水平风观测资料质量影响不大。     

基于不同时间尺度风切变指数推算风资源的对比分析

利用2014—2018年辽宁省探空资料分析了水平风速的垂直风廓线分布特征。用2座代表性测风塔逐时梯度风观测分析了采用不同高度组合方案计算出风切变指数的月、日变化特征, 分别用月、小时、年风切变指数推算高层风速和风功率密度, 并与实测对比。结果表明: 沈阳相较于大连地区风速随高度增加较快, 180 m高度以上风速基本保持不变, 而大连因其纬度低且靠近海洋, 300 m以下风速均匀上升。在非复杂地形情况下, 距地面10 m高度以上间隔一定高度设立4层风观测, 基本可以满足近地层风资源评估需求。受太阳辐射、下垫面、海陆热力性质差异等影响, 辽宁省风切变指数日变化特征比月变化更显著。利用小时风切变指数推算高层风速和风功率密度的方案优于采用月、年风切变指数方案。风切变指数日变化越显著, 采用逐时风切变指数推算方案越优于其他计算方案。     

河北地区边界层内不同高度风速变化特征

为了研究城市化进程对风速变化的影响,利用1971-2006年河北省境内邢台、张家口和乐亭3个探空站高空风观测资料和对应地面站风观测资料,统计分析了边界层内距地面10m、300m、600m、900m 4个高度的长期风速变化特征,比较了不同高度风速变化趋势的异同.分析结果表明:3站年和季节平均风速随着距地面高度的增加而变大,但最大的风速垂直递增率出现在从10m到300m之间;各站各高度层月平均风速具有明显的季节变化特征,春季风速最大,夏季较小;在近36年里,3站平均的地面(10m高)年和季节平均风速变化存在显著的减少趋势,300m以上各高度层平均风速一般也降低,但远没有地面明显;不同高度平均风速变化趋势的差异可能主要是由城市化以及台站附近观测环境的改变引起的,这使得地面风速明显减弱;但地面以上各层平均风速同样存在一定减弱现象,说明背景大气环流的变化也是地面风速下降的原因之一.     

基于ASCAT风场数据的中国近海风能资源评估

卫星反演海面风场资料能够弥补海上气象测风资料缺乏的不足,对近海风能资源评估具有重要意义。通过ASCAT(Advanced Scatterometer)风速数据与美国及中国近海岸浮标测风资料的对比分析,结果表明,ASCAT风速的均方根误差为1.27 m·s-1。比较利用近海岸浮标逐小时风速及与其相匹配ASCAT瞬时风速计算的各项风能参数,得出ASCAT与浮标的平均风速和风功率密度的残差分别在±0.5 m·s-1和±50 W·m-2以内,该残差占浮标计算结果的比例分别在±8%和±12%以内。使用ASCAT风速资料拟合的Weibull分布函数与浮标的结果较吻合。因此,ASCAT风速资料也能够为海上风能资源评估提供有用的风能参数信息。最后使用ASCAT瞬时风速数据分析了中国近海10 m及70 m高度处的风能资源的空间分布特征,结果表明,台湾海峡平均风速和风功率密度最大。     

NCEP/NCAR再分析资料在江西金华山风资源评估中的应用

利用NCEP/NCAR再分析资料对江西省金华山测风塔数据进行订正,计算平均风速、风速频率、风向频率、各方向风能、风功率密度及有效风能时数等各项风能参数。结果表明,风电场各个高度年平均风速为5.7—6.7 m/s,年平均风功率密度为214—366 W/m2,年有效风力时数百分率为76.3%—82.2%;风向和风能频率集中风向为SW—WSW风,有利于风机的布局和稳定运行,具备开发潜力。     

基于风速高相关分区的风电场风速预报订正

为了提高风电场风速预报和功率预测的精度和准确率,并考虑风机测风数据的不稳定因素,以多年服务的内蒙古中部某风力发电场A为研究区,在勘察风电场地形及风机布局后,按照季节、风向进行风机间风速时空相关性分析,划分出风机轮毂高度风速高相关为典型特征的风机网格分类片区,采用卡尔曼滤波方法,通过直接和间接两种订正方案,分别进行风机片区风速订正。结果表明:风速高相关风机片区的划分,对于提高风电场风速预报及功率预测精度和准确率具有一定作用,利用风电场区测风塔梯度观测风速,对风机片区进行间接订正,可有效改善数值模式预报风速,15个片区类型下相关系数由0.18~0.72提高至0.67~0.91,误差绝对值由1.6~2.9 m·s-1降低至1.0~1.5 m·s-1。     

用风廓线指数律模拟风速随高度变化

用风廓线幂指数律模式和木兰县蒙古山风电厂1999年1、4、7、10月逐时梯度风观测资料模拟风机高度(40、50 m)月平均风速和月极端风速。结果显示:模拟风机高度各月平均风速时,分别用各项参数时值、日值、月值的模拟效果相当;用各项参数的月值模拟时,幂指数m取中性值;1、4月观测值与模拟值相差不大,7、10月模拟值偏小。模拟40、50m高度月极端风速时,各月模拟值均比观测值大。     

大规模风电场建成后对风能资源影响的研究

考虑了千万千瓦级风电基地建成后风电机群对近地面层风速的影响,采用Frandsen研究了大规模风电场内部风速损失时所使用的方法,在内边界层已经充分发展成新边界层的区域内,对轮毂高度65m处风速Uh进行了计算。结果表明,风电场建成后研究区内,风速Uh与未建场时的65m风速U0相比变小,存在风速损失,该风速损失随着U0的增大而减小,与风电机的推力系数CT性质有关;大规模风电场建成后,Uh在3～20m.s-1范围内的平均风功率密度与未建场时U0在此范围内的平均风功率密度相比损失约为58.45%,这与建场地区建场前65m处风速值大小以及各风速值出现的概率有关。     

如东沿海近地层风速及风能时空分布特征研究

利用如东东凌风塔2005年观测资料,研究了该区域近地层风速及风能时空分布特征。结果表明,如东沿海地区5月前后是大风值时段,12月前后为次大风值时段;日变化中,风速最大值出现在17时左右,且高层滞后低层约1小时;风速随高度按自然对数规律增大,10～25m高度随高度递增较明显,40～60m高度的风速主要集中在4～8m·s^-1;距地面10m高度年平均风功率密度约175W·m^-2,随高度呈现乘幂增加趋势,60m高度处达333W·m^-2,平均约270W·m^-2。     

基于风能资源专业观测网的风能资源评估

利用中国风能资源专业观测网2009年5—10月各高度层（10、30、50、70 m）的10 min观测数据分析了全国近地层风速及风功率密度的时空、方位及梯度分布特征。结果表明：①全国各地区平均风功率密度基本为1652 W/m2,西北地区以及东南沿海地区风能资源更为丰富;② 5月和10月两个月风能资源的可开发量较大,其中北方地区一般5月较大,而南方地区10月较大;③全国各地大体上呈现西北内陆、东北、华北地区刮偏西北风,东部沿海地区刮偏东南风,云贵地区盛行西南风的趋势;④从不同梯度情况来看,越往高层风能资源的可开发量越大;⑤从全国风能资源的日变化情况来看,一般从08：00—20：00风能资源比较丰富,其中15：00平均风功率密度和平均风速达到极大值,但不同地区不同时段风能资源分布还存在一定差异。     

基于测风塔实测台风威马逊登陆过程的强风特性分析

利用广东省徐闻县西连镇90 m测风塔在1409号超强台风威马逊登陆期间获取的具备完整的台风代表性的观测数据以及处于台风外围的广东省茂名市博贺镇100 m测风塔的观测数据,对台风威马逊的近地层强风特性进行了分析,西连测风塔结果表明:风速时程曲线呈明显的"M"型分布特征,台风中心经过测风塔前后,风向沿逆时针方向大幅偏转约170°。风速随高度增加而增大,风速廓线较好地符合对数和幂指数律;台风过境前后,各强风区的风速廓线幂指数和粗糙长度呈先减小后增大的特点;粗糙陆地下垫面的风速廓线幂指数和粗糙长度较大。湍流强度和阵风系数在前外围强风区或后外围强风区较大,在前眼壁强风区或后眼壁强风区较小,湍流强度和阵风系数随高度增加而减小,基本符合指数为负值的幂指数律;粗糙下垫面对湍流强度和阵风系数有增大的作用。外围强风区和眼壁强风区的10 min风向变率变化较为平稳,而在眼区变动较为剧烈,在眼区,当风速达到最低值或次低值时,10 min风向变率幅值达到最大值。博贺测风塔结果表明其总体上与西连测风塔台风前外围和前眼壁强风区的情形相似。     

山东沿海风能资源分布特征及评估

利用山东省沿海测风塔70 m高度完整1 a的观测资料计算分析风能资源参数特征.结果表明：山东沿海地区平均风速与有效风功率密度分布特征相似,烟台沿海区域平均风速及有效风功率密度最大分别达到6.7 m/s、463.5 W/m²,沿海北部地区风能资源最为丰富,日照地区最少;受海陆风作用,春季风能资源最好,其次是冬季,夏季最差,风速最大值基本出现在14-16时;年有效风能时数及百分率分别为7 440 h、85%;风能密度分布基本以偏北或偏南方位较大.沿海区域风能资源分布特征与长年代评估结果及数值模拟结果基本一致.     

老风口风资源分析及风资料应用评价

通过对老风口风区2001--2005年风观测数据的统计整理,建立各类风要素值的数据库,分析和探讨老风口风能资源的分布特征、可利用的理论指标及评价,结果表明：老风口作为风能较丰富的地区之一,风能季节性变化明显,风向变化相对稳定,平均风能密度和有效风能密度分别达到了150W／m^2和200W／m^2以上,是风能资源开发利用较有价值的地区。随着环境保护和生态治理的不断深入,老风口无污染的风能资源,在生态治理、风力发电等多方面,有着很大的可持续利用的潜力。     

阿拉山口地区风能资源特征及利用前景

利用阿拉山口地区1957—2007年各月及年平均风向、风速资料和2007年1月1日至2008年12月31日地面自动气象站24 h 10 min风速观测资料,用统计学方法分析得出阿拉山口地区年平均有效风能时数为4575 h,年平均有效风功率密度为166 W/m^2,该地区在春、夏、秋3季有效风能较大,冬季有效风能较小,属风能较丰富区,也是季节利用区,其风能储量大有潜力可挖。阿拉山口口岸是西部对外开放的重要枢纽和平台,对能源的需求在日益加大,在此开发利用风能对保护环境和促进经济发展都意义重大。     

一种考虑海拔高度的风速测量相关推测法

测量相关推测法 (measure-correlate-predict,简称MCP方法) 广泛应用于风能评估,它基于风场空间相关原理,利用参照站和目标站同步短期风记录来推测目标站点长期风速和潜在风能大小。但以往任何一种MCP方法都只能推测与参照站在同一海拔高度上目标站的风速,而对于较高或较低处目标站风速的推测会出现较大误差,具有局限性。该文选取内蒙古锡林郭勒草原地区两座风能测风塔2009年5月—2010年4月的6层高度数据,拟合出Weibull双参数分布随高度变化的公式,从而得到高低空风的关系。并通过Weibull双参数分布法,在方差比MCP方法的基础上建立起一种修正的MCP方法,它修正了方差比MCP方法由于海拔高度不同而引起的误差。最后选取了4种检验因子 (相关系数、平均风速、卡方拟合优度、年平均发电量) 对方差比MCP方法和修正的MCP方法分别进行考察,并进行对比分析。结果表明:修正的MCP方法推测结果更接近于实测值,4种检验因子检验结果较方差比MCP方法更优,能够运用到难于测量地区的风能评估。