也谈风能计算中的瑞利分布订正
风力身游,藤,计算砩利钎
)新能源一
19口4l6(5).一2426
24—曲也谈风能计算中的瑞利分布订正
塑童墼-rK孑【
(浙江农业大学能谅研究所,杭州310029)
A摘要提出了瑞利分布的订正式最其枣敷的确定
.访订正式不仅可以计算平均风速超过
4.5m/s~区的风能,而且可以计算低于4,5TI1/s平均风速地区的风能,
且精度较高,肌而拓宽T瑞
利分布统计风能的范围
引言
计算风能时,常用威泊尔(Weibul1)分
布,包括二参数,三参数模式.三参数模式
可靠性较好,但确定参数时计算量较大.近
年来,国外已有利用瑞利(Rayleigh)分布
统计风能的报道.由于?瑞利分布中只含一
个参数,?参数可由平均风速体现出来,?
具有足够的计算精度.美国国家气象部门把
几百个地点的有关风能数据与瑞利分布模式
得出的结果进行比较,发现误差只有1O嘶左
右.担是当平均风速低于4.5m/s对,其可靠
性大大降低;如果平均风速低于36m/s,则
根本不能用瑞利分布了.为了克服瑞利分布
的局限性,国内已有学者对瑞利分布进行订
正.订正后尽管精度有了提高,但依然存在
如下问题:?订正后数学
达式较繁,计算
时分段额繁}@从统计的角度分析,订正式
已不是分布模式,失去了原模式曲统计特
性.
本文提出新的瑞利分布订正模式(下
仍简称为订正式)及其参数确定方法
i瑞利分布模式及其订正式
从分析威泊尔三参数模式出发,可以弄
清楚瑞利分布的误差所在.威泊尔三参数模
?_24?
式描述风速分布的数学表达式为:
f”(V)=口曲.?V?exp(--b?Va)(1)
式中,d,c为形状参数,6为刻度参数,
?0是风速.
当a=c时,(1)式变为;
,w2(y)=b?c?V?exp(--b?Vc)(2)
若c一2,刚(2)式变为;
iV)=2bV?exp(--b-V)(3)
引八期望
-
E=』=川)d=?(4)
取平均风速为(2)式的均值,则有:
日=V(5)
考虑(4)式和(5)式,有:
b=/4V(6)
将(6)式代八(3)式,有t
,():.一
…
[一{‘((7)
(7)式就是目前国外采用的描述风速分布的
瑞利分布模式.
按上推导,(7)式成立的条件为a,c
这两个形状参数均为2.但这在平均风速
<4.5m/s时较难满足,会导致很大的误
差.为此,拟按如下思路加订正;
?剔除低风速区.对于风力机而言,风
速低于2.5m/s的风能已无乖J用可能.剔除低
风速区不仅减少了统计工作量,且可大大提
高精度
?平移曲线,使模式的曲线不强制通过
原点.
?调整原模式中的平均风速,使曲线
趋于实际分布.
现假定订正式的平均风速调整为,曲
线平移量为B,可得到瑞利分布的如下订正
式:
lee(V)=詈’唧[寻?WJ
(y?2.5)(8)
令A=一了?—=,则(8)式变为:
H
fRR(V)=2A(V--B)expE—A(y—B)]
(y?2.5)(9)
(9)式中,A,B为待定参数,可按如下方法
确定.
设y一为V?对,RR(y一)的观测值,并记
.=
塞[y广c叫
令O0/aA=o,aO/OB=O,得:
?{I--2A(VI—B)expE—A(VI一,
B):]}?FA(VI—B)z一1].(yl—
B)?expE--A(Vl—B)]=0
fy.一2A(V{--B)expE—A(y.
一
B)z]1[1—2A(VI—B)z]
.exp[一A(y|一B)]=O
V?2.5
解(11)式,可求得参数A,B的数值.
(10)
2订正式的验证
2?l订正式的统计特性
在(8)式中,若令V=V--B,V-=?,
则有:
ncy+,={??exp[一詈?().1y,y.
(12)
(12)式仍然是瑞剥分布,保持了统计分布的
特性.’
2.2平均风速大于4.5m/s时的精度
当订正式中系数B等于零时,订正式变
为原模式参数B的具体数值是由最小二乘
法确定的,故平均风速大于4.5m/s对的计算
可靠性高于原模式.可以认为,原模式只是
订正式的一个特例
2.3平均风速小于4.5m/s时的精度
我们利用订正式计算了江苏省沿海8个
地区平均风速小于4mls的风频,结果都令
人满意.以射阳县为例,订正式为:
c手?与唧[_詈
一
26
.327
7671(?2.5).J.
为说明订正式与宴测值的吻合情况,我
们以曲线形式进行比较(附图),可见订正
式与实测值吻合得很好,其精度远高于原瑞
利分布模式.
1r,
【…
\=嚣
r
十十]
附图瑞利分布订正前后与实剃值的比较
?25?
3结束语
本文提出瑞利分布订正式不仅可以提
高平均风速大于4.smls~,j-计算风能的精度,
而且可以计算平均风速小于4.5m/s时的情
况,从而拓宽了瑞利分布计算风能的应用范
围.
瑞利分布订正式所含参数少,参数确定
方便.
瑞利分布订正式保持了原模式的统计特
性.+
参考文献
I际继魁.瑞利分布在风能计算巾的应用及订
I式初探.新能源,108T,0’1):13,l8.
2陈佩英.成泊尔三参数艇式在风能研究中的
用.南京气象学院,1985,(1).
3朱超群.风能计算及随高度的变化.太阳能
,1993,1i(1).
4ParkJ着,孙云龙译.风能及其利用.北
京;能源出版社,1984.
5FrerisLL.WindF..nergyCoaver~ion
System.ProntlceHallIntomatlonalLtd.
1990.19,2O.
(原稿1993年l2月29曰收到)
江苏省农村能源1993年建设成就
殛1994年开发利用重点
随着改革开放,商品经济的发展,江苏省农梓
能源建设1舯3年从单一项目嚣展至拴面开发利用,
取得了显着成缋.据统计,截止1903年底,新建农
户河气池14300~,新建受俸供气800多户I城镇净
化工程,沼气公厩407麈,超额年计瓤2.31倍】推广
太阳能热水器27670m~,超额年计划1.76倍I推广
省柴节煤灶1169400户,超额年计划62.77%.至今,
金省累计发展农户沼气池503580~,年供气166万
m}城镇净化工程(公厕)1467座,供气40loom~I
沼气动力站15个’风力发电和提水机569台套,推
广省柴节煤灶1102.60万户.巳有3o个县成为颁利
完成国家改灶重点县.全省巳形成500多万t标准
煤的年节约能力,相当于农村总牦能拘14%以上.
与此同时,开展了对农村能擐的综合利用,特
刖是在种植业和养殖业上显示出根大优势,取得了
良好盼经济效益,社会效益和生态环境效益.
1994年.江苏省农村能源建设着重以下几个方
面t
?努力实现农村生活燃料现代化.平U用现有农
?26?
村能源生产技术和g【进先进转换技术,将自然能源
和生物质能源通过理化手段转换成固态,液态和气
态的高品位能源,满足农民多品种,高质量能源的
需求.
?综合干用与生态农业和菜篮子工程相结合.
在畜禽养殖基地和养殖犬户脚及食品厂,酒厂,制
药厂和居住集中的村镇,建设大中型沼气工程,将
有机虚涟,渣进行无害化处理,开展综合利用,发
展生卷农业和生物链工程技术,净化环境.
@贯彻开发和节约并重方针.配合有关部门
抓好农业生产用的农机具和农用设备的节能,在乡
镇企业开展以生产节能降耗为重点的技术改造,提
高经济效益和管理水平.
@切实抓好农村能源综合建设县研目,提高新
技术台量.对东海,扬中邗江,雨花台区和南通市
农村能源综合建设市,县所承担的各种瓒目,进行
综台开发,分步实施,确保经济,社会和生态效益,
垒面地完成国家规定的各项任务指标
?使农村能源建设步八市场经济的轨道.要求
各地本着围绕服务办实体,办好实体促服务的精
神,积极发展农业能源产业,使其产品和眼务商品
化,市场化
(仓金夫供稿)