風(fēng)能資源的統(tǒng)計(jì)計(jì)算

風(fēng)能資源在統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，主要考慮風(fēng)況和風(fēng)功率密度。 （一）風(fēng)況 1.年平均風(fēng)速年平均風(fēng)速是一年中各次觀測(cè)的風(fēng)速之和除以觀測(cè)次數(shù)，它是最直觀簡(jiǎn)單表示風(fēng)能大小的指標(biāo)之一。 我國(guó)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，一般要求當(dāng)?shù)卦?0m高處的年平均風(fēng)速在6m/s左右。這時(shí)，風(fēng)功率密度在200-250Wm2（見(jiàn)表2-7），相當(dāng)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滿功率運(yùn)行的時(shí)間在2000-2500h，從經(jīng)濟(jì)分析來(lái)看是有益的。 但是用年平均風(fēng)速來(lái)要求也存在著一定的缺點(diǎn)，它沒(méi)有包含空氣密度和風(fēng)頻在內(nèi)，所以年平均風(fēng)速即使相同，其風(fēng)速概率分布型式P(V)并不一定相同，計(jì)算出的可利用風(fēng)能小時(shí)數(shù)和風(fēng)能有很大的差異。以看出，一年中風(fēng)速大于等于3m/s時(shí)間風(fēng)速在一年中出現(xiàn)的小時(shí)數(shù)，在平均風(fēng)速基本相同的情況下，最大的可相差幾百小時(shí)，占一年中風(fēng)速大于等于3m/s時(shí)間出現(xiàn)小時(shí)數(shù)的30%，兩者相等的幾乎沒(méi)有，其能量相差就更為突出。有的可以相差1.5倍以上。從全國(guó)300余站資料的分析來(lái)看，情況大體相似。兩站平均風(fēng)速基本相同，其一年中風(fēng)速大于等于3m/s時(shí)間小時(shí)數(shù)和風(fēng)能卻不相同，若以相差5%為相同者，其站數(shù)還不到總站數(shù)的5%。 2.風(fēng)速年變化風(fēng)速年變化是風(fēng)速在一年內(nèi)的變化?？梢钥闯鲆荒曛懈髟嘛L(fēng)速的大小，在我國(guó)一般是春季風(fēng)速大，夏秋季風(fēng)速小。這有利于風(fēng)電和水電互補(bǔ)，也可以將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的檢修時(shí)間安排在風(fēng)速最小的月份。同時(shí)，風(fēng)速年變化曲線與電網(wǎng)年負(fù)荷曲線對(duì)比，若一致或接近的部分越多越理想。 3.風(fēng)速日變化風(fēng)速雖瞬息萬(wàn)變，但如果把長(zhǎng)年代的資料平均起來(lái)便會(huì)顯出一個(gè)趨勢(shì)。一般說(shuō)來(lái)，風(fēng)速日變化有陸、海兩種基本類(lèi)型。一是陸地白天午后風(fēng)速大，夜間風(fēng)速小，因?yàn)槲绾蟮孛孀顭幔舷聦?duì)流最旺%高空大風(fēng)的動(dòng)量下傳也最多。一是海洋上，白天風(fēng)速小，夜間風(fēng)速大，這是由于白天大氣層的穩(wěn)定度大，因?yàn)榘滋旌Ｃ嫔蠚鉁乇群馗咚隆?風(fēng)速日變化與電網(wǎng)的日負(fù)載曲線特性相一致時(shí)，也是最好的。 4.風(fēng)速隨高度變化在近地層中，風(fēng)速隨高度有顯著的變化，造成風(fēng)在近地層中的垂直變化的原因有動(dòng)力因素和熱力因素，前者主要來(lái)源于地面的摩擦效應(yīng)，即地面的粗糙度；后者主要表現(xiàn)與近地層大氣垂直穩(wěn)定度的關(guān)系。當(dāng)大氣層結(jié)為中性時(shí)，亂流將完全依靠動(dòng)力原因來(lái)發(fā)展，這時(shí)風(fēng)速隨高度變化服從普朗特經(jīng)驗(yàn)公式： 如果沒(méi)有不同高度的實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)，風(fēng)切變指數(shù)a取1/7（0.143）作為近似值，這相當(dāng)?shù)孛鏋槎滩?。在廣州電視塔觀測(cè)a為0.22，上海南京路電視塔a為0.33，南京跨江鐵塔為0.21，武漢跨江鐵塔為0.19，北京八達(dá)嶺風(fēng)電試驗(yàn)站為0.19。 風(fēng)速垂直變化取決于a值。a值的大小反映風(fēng)速隨高度增加的快慢，a值大表示風(fēng)速隨高度增加的快，即風(fēng)速梯度大；a值小表示風(fēng)速隨高度增加的慢，即風(fēng)速梯度小。 a值的變化與地面粗糙度有關(guān)，地面粗糙度是隨地面的粗糙程度變化的常數(shù)，在不同的地面粗糙度風(fēng)速隨高度變化差異很大。粗糙的表面比光滑表面更易在近地層中形成湍流，使得垂直混合更為充分，混合作用的加強(qiáng)，近地層風(fēng)速梯度就減小，而梯度風(fēng)的高度就較高，也就是說(shuō)粗糙的地面比光滑的地面到達(dá)梯度的高度要高，所以使得粗糙的地面層中的風(fēng)速比光滑地面的風(fēng)速小。 5.風(fēng)向頻率玫瑰圖風(fēng)向玫瑰圖可以確定主導(dǎo)風(fēng)向，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組位置排列起到關(guān)鍵的作用，因?yàn)闄C(jī)組排列是垂直于主導(dǎo)風(fēng)向的。 6.湍流強(qiáng)度湍流是指風(fēng)速、風(fēng)向及其垂直分量的迅速擾動(dòng)或不規(guī)律性。是重要的風(fēng)況特征。湍流很大程度上取決于環(huán)境的粗糙度、地層穩(wěn)定性和障礙物。 關(guān)鍵詞：風(fēng)能資源統(tǒng)計(jì)計(jì)算