风电场风能资源测量方法_GBT18709-2002

风电场风能资源测量方法 GB/T18709-2002 目 次 前言 范围 定义 测量位置 测量参数 测量仪器 测量设备安装 测量数据收集 测量数据整理 附录 A（提示的附录）现场测量逐 10min 原始数据报告格式（示例） 附录 B（提示的附录）现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告格式（示 例） 前 言 为适应中国风电场开发建设的需要，风能资源测量方法，特 制定全国统一的《风电场风能资源测量方法》。 本中不涉及风能资源测量方法以外影响到风电场开发建设 的因素，诸如道路、交通、电网、地形等等。 本标准的附录 A 和附录 B 是提示的附录。 本标准由科学技术部、国家电力公司提出。 本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源和可再生能源分技 术委员会归口。 本标准主要起草人：毛荷馨、侯俊娜、苑晓微、李峰、林延。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 中华人民共和国国家标准 风电场风能资源测量方法 GB/T18709-2002 Methodlogy of wind energy resource measurement for wind farm 1、范围 本标准规定了风电场进行风能资源测量的方法，包括测量位置、测量参数、 测量仪器及其安装、测量数据采集。 本标准适用于拟开发和建设的风电场风能资源的测量。 2、定义 本标准采用下列定义： 风场 wind site 拟进行风能资源开发利用的场地、区域或范围。 风电场 wind farm 由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。 测量位置 measurement seat 在风场内进行风能资源测量时所选择的有代表性的具体位置。 测量参数 measurement parameters 在风电场安装相关仪器，通过测量直接获取的风能资源评估所需要的参数。 风速 wind speed 空间特定点的风速为该点周围气体微团的移动速度。 平均风速 average wind speed 给定时间内瞬时风速的平均值，给定时间从几秒到数年不等。 极大风速 extreme wind speed 瞬时风速的最大值。 轮毂高度 hub height 从地面到风轮扫掠面中心的高度。 3、 测量位置 3.1 测量位置的代表性 3.1.1 所选测量位置的风况应基本代表该风场的风况。 3.1.2 测量位置附近应无高大建筑物、树木等障碍物，与单个障碍物距离应大 于障碍物高度的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上； 3.1.3 测量位置应选择在风场主风向的上风向位置。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 3.2 测量位置数量 测量位置数量依风场地形复杂程度而定：对于地形较为平坦的风场，可选择一处 安装测量设备；对于地形较为复杂的风场，应选择两处及以上安装测风设备。 4、 测量参数 4.1 风速 4.1.1 10min 平均风速 每秒采样一次，自动计算和记录每 10min 的平均风速，m/s。 4.1.2 小时平均风速 通过 10min 平均风速值获取每小时的平均风速，m/s。 4.1.3 极大风速 每 3s 采样一次的风速的最大值，m/s。 4.2 风向 4.2.1 风向采集 与风速同步采集的该风速的风向。 4.2.2 风向区域 所记录的风向都是某一风速在该区域的瞬间采样值。风向区域分为 16等分时， 每个扇形区域含 22.5℃；也可以采用多少度来表示风向。 4.3 风速标准偏差 4.3.1 以 10min 为时段，每秒采集和记录瞬时风速的标准偏差，m/s。 4.3.2 自动计算和记录每 10min 的风速标准偏差。 4.4 气温 4.4.1 现场采集风场的环境温度，℃； 4.4.2 每小时采样一次并记录； 4.4.3 日平均温度应是每日逐小时连续采样数据的平均值。 4.5 大气压 4.5.1 现场采集风场的大气压，kPa； 4.5.2 每小时采样一次并记录； 4.5.3 日平均大气压应是每日逐小时连续采样数据的平均值。 5 测量仪器 5.1 测风仪 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 测风仪在现场安装前应经法定计量部门检验合格，在有效期内使用。 5.1.1 风速传感器 5.1.1.1 测量范围：0m/s~60m/s； 5.1.1.2 误差范围：±0.5m/s（3m/s~30m/s 范围内）； 5.1.1.3 工作环境气温：-40℃~+50℃； 5.1.1.4 响应特性距离常数：5m。 5.1.2 风向传感器 5.1.2.1 测量范围：0°~360°； 5.1.2.2 精确度：2.5°； 5.1.2.3 工作环境温度：-40℃~-50℃； 5.1.3 数据采集器 5.1.3.1 应具有本标准规定的测量参数的采集、计算和记录的功能； 5.1.3.2 应能在现场可直接从外部观察到采集的数据； 5.1.3.3 应具有在现场或室内下载数据的功能； 5.1.3.4 应能完整地保存不低于 3 个月采集的数据量； 5.1.3.5 应能在现场工作环境温度下可靠运行。 5.2 大气温度计 5.2.1 测量范围：-40℃ ~+50℃； 5.2.2 精确度：±1℃； 5.3 大气压力计 5.3.1 测量范围：60kPa~108kPa； 5.3.2 精确度：±3% 6 、 测量设备安装 6.1 测风塔 6.1.1 结构 测风塔结构可选择桁架型或立杆拉线型等不同形式，并应便于其上安装的测 风仪器的维修。 在沿海地区，结构能承受当地 30 年一遇的最大风载的冲击，表面应防盐雾 腐蚀。 6.1.2 基础 测风塔无论采用何种结构形式，在当地 30 年一遇风载时，都不应由于其基 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 础（包括地脚螺栓、地锚、拉线等）承载能力不足而造成测风塔整体倾斜或倒塌。 6.1.3 数量与高度 风场在一处安装测风塔时，其高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中 心高度； 风场多处安装测风塔时，其高度可按 10m 的整数倍选择，但至少有一处测风 塔的高度不应低于拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度。 6.1.4 防雷 测风塔顶部应有避雷装置，接地电阻不应大于 4Ω。 6.1.5 安全标志 测风塔应悬挂有“请勿攀登”的明显安全标志。 测风塔位于航线下方时，应根据航空部门的要求决定是否安装航空信号灯。 在有牲畜出没的地方，应设防护围栏。 6.2 测风仪 测风仪包括风速传感器、风向传感器和数据采集器三部分。 6.2.1 数量 6.2.1.1 只在一处安装测风塔时，测风塔上应安装三层风速，风向传感器，其 中两层应选择在 10m 高度和拟安装的风力发电机组的轮毂中心高度处，另一层可 选择 10m 的整数倍高度安装，数据采集器按 6.2.3 的规定安装。 6.2.1.2 风场安装两处及以上测风塔时，应有一套风速、风向传感器安装在 10m 高度处，另一套风速、风向传感器应固定在拟安装的风力发电机组的轮毂中心高 度处，其余的风速、风向传感器可固定在测风塔 10m 的整数倍高度处。 6.2.2 风速、风向传感器安装 6.2.2.1 风速、风向传感器应固定在桁架式结构测风塔直径的 3倍以上、圆管 型结构测风塔直径的 6倍以上的牢固横梁处，迎主风向安装（横梁与主风向成 90°），并进行水平校正。 6.2.2.2 应有一处迎主风向对称安装两套风速、风向传感器。 6.2.2.3 风向标应根据当地磁偏角修正，按实际“北”定向安装。 6.2.3 数据采集器 6.2.3.1 野外安装数据采集器时，安装盒应固定在测风塔上离地 1.5m 处，也可 安装在现场的临时建筑物内； 6.2.3.2 安装盒应防水、防冻、防腐和防沙尘； 6.2.3.3 数据采集器安装在远离测风现场的建筑物内时，应保证传输数据的准 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 确性。 6.3 大气温度计 温度计可随测风塔安装，也可安装在距测风塔中心 30m 以内、离地高度 1.2m 的百页箱内。 6.4 大气压力计 安装位置同 6.3 7、 测量数据收集 7.1 数据连续性 现场测量应连续进行，不应少于 1 年。 7.2 数据完整率 现场采集的测量数据完整率应在 98%以上。 7.3 数据下载 采集测量数据可采用遥控、现场或室内下载的方法，数据采集器的芯片或存储器 脱离现场不得超过 1h。 7.4 采集数据时段间隔 采集数据的时间间隔最长不宜超过 1 个月。 7.5 数据保存方式 下载的测量数据应作为原始资料正本保存，用复制件进行数据整理。 8、 测量数据整理 8.1 原则 不得对现场采集的原始数据进行任何的删改或增减。 8.2 及时性 对下载数据应及时进行复制和整理。 8.3 数据初判 应对原始数据进行初判，看其是否在合理的范围内。 8.3.1 数据合理范围 主要参数 合理范围 平均风速 0m/s≤小时平均风速＜40m/s 风向 0°≤小时平均值＜360° 平均气压（海平面） 94kPa≤小时平均值≤106kPa 8.3.2 数据相关性 主要参数 合理范围 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 50m/30m 高度小时平均风速差值 ＜2.0m/s 50m/10m 高度小时平均风速差值 ＜4.0m/s 50m/30m 高度风向差值 ＜22.5° 8.3.3 数据变化趋势 主要参数 合理范围 1h 平均风速变化 ＜6m/s 1h 平均气温变化 ＜5℃ 3h 平均气压变化 ＜1kPa 8.4 数据缺漏和失真 在数据整理过程中，发现数据缺漏和失真时，应立即与现场测风人员联系， 认真检查测风设备，及时进行设备检修或更换。对缺漏和失真数据应说明原因。 8.5 数据时序 整理数据时序依： 每日 0 时~23 时； 每月 1 日~28 日或（29、30、31 日）； 每年为 1 月~12 月（也可由实际测风起始月、日、时起记录）。 风速标准偏差 风速标准偏差以 10min 为基准进行计算与记录，其计算公式如下：    600 1 2)( 600 1 i i Vv （1） 式中：vi —10min 内每一秒的采样风速，m/s； V—10min 的平均风速，m/s。 8.7 数据整理报告 现场测量逐 10min 原始数据报告格式（示例）见附录 A。 现场测量逐小时原始数据与极大风速数据报告格式（示例）见附录 B。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 附录 A （提示的附录） 现场测量逐 10min 原始数据报告格式（示例） 报告日期：1999 年 5 月 26 日 风场名称 XXX 测风塔编号 XX-02 风场地点 XX 省 XX 县 XX 测风塔位置 E117°24′11″，N43°56′23″ 海拔高度（m） 1838 测风数据开始日期时间 1998 年 5 月 24 日 0 时 0 分 0 秒 数据完整率 99% 测风数据截止日期时间 1999 年 5 月 23 日 23 时 59 分 59 秒 参数（代号） 风速（V） 标准偏差（S） 高度代号 单位 m/s a b c d 测量高度 a，b，c a，b，c 50m 30m 10m 3m 日期 时间 Va Vb Vc Sa Sb Sc 980524 0000 12.4 11.8 9.8 1.61 1.42 1.08 980524 0010 12.7 11.8 10.2 1.78 1.42 1.33 …… …… …… 990523 2340 8.8 8.2 7.0 1.41 1.39 1.19 990523 2350 8.5 7.8 6.7 1.62 1.48 1.21 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 附录 B （提示的附录） 现场测量逐 10min 原始数据报告格式（示例） 报告日期：1999 年 5 月 26 日 风场名称 XXX 测风塔编号 XX-02 风场地点 XX 省 XX 县 XX 测风塔位置 E117°24′11″，N43°56′23″ 海拔高度（m） 1838 测风数据开始日期时间 1998 年 5 月 24 日 0 时 数据完整率 99% 测风数据截止日期时间 1999 年 5 月 23 日 23 时 参数 (代号) 风 速 (V) 风向 (D) 气温 (T) 气压 (P) 高度代号 极大风速 单位 m/s 度 ℃ kPa a b c d 风速 (m/s) 风 向 (度) 发生时间 测量高 度 a,b,c a,b,c d d 50m 30m 10m 3m 28.3 318 19990226 日期 时间 Va Vb Vc Da Db Dc Td Pd 980524 00 12.4 11.8 9.8 292 289 288 13.4 81.2 980524 01 12.7 11.8 10.2 296 294 295 13.2 81.2 …… …… …… 990523 22 8.8 8.2 7.0 305 307 306 15.2 81.1 990523 23 8.5 7.8 6.7 302 304 305 14.9 81.1 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 风电场风能资源评估方法 目 次 前言 范围 引用标准 定义 测风数据要求 测风数据处理 风能资源评估的参考判据 附录 A（提示的附录）数据订正的方法 附录 B（标准的附录）风况参数的计算方法 附录 C（提示的附录）订正后的风况数据报告格式（示例） 附录 D（提示的附录）风况图格式（示例） 前 言 本标准是在我国风电场项目选址过程中评估风能资源的经验基础上，参 考力争国外有关标准和规范编制的。主要有美国风能协会标准 AWEA8.2—1993 《推荐的风能转换系统选址方法（RECOMMENDED PRACTICE FOR THE SITING OF WIND ENERGY CONVERSION SYSTEMS）》，以及美国国家可再生能源实验室规范 NREL/SR-440-22223 《 风 能 资 源 评 估 手 册 （ WIND RESOURCE ASSESSMENT HANDBOOK）》。 本标准的附录 B 是标准的附录，附录 A、附录 C 和附录 D 是提示的附录。 本标准由科学技术部、国家电力公司提出。 本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源和可再生能源分技 术委员会归口。 本标准由中国水利水电建设工程咨询公司负责起草。 本标准主要起草人：施鹏飞、朱瑞兆、娄慧英、易跃春、刘文峰、谢宏文。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 中华人民共和国国家标准 风电场风能资源评估方法 GB/T18710-2002 Methodlogy of wind energy resource assessment for wind farm 1、 范围 本标准规定了评估风能资源应收集的气象数据、测风数据的处理及主要参数 的计算方法、风功率密度的分级、评估风能资源的参考判据、风能资源评估报告 的内容和格式。 本标准适用于风电场风能资源评估。 2、 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在 标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应 探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 18709-2002 风电场风能资源测量方法 3、 定义 本标准采用下列定义。 3.1 风场 wind site 拟进行风能资源开发利用的场地、区域或范围。 3.2 风电场 wind farm 由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。 3.3 风功率密度 wind power density 与风向垂直的单位面积中风所具有的功率。 3.4 风能密度 wind energy density 在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的能量。 3.5 风速 wind speed 空间特定点的风速为该点周围气体微团的移动速度。 3.6 平均风速 average wind speed 给定时间内瞬时风速的平均值，给定时间从几秒到数年不等。 3.7 最大风速 maximum wind speed 10min 平均风速的最大值。 3.8 极大风速 extreme wind speed Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 瞬时风速的最大值。 3.9 风速分布 wind speed distribution 用于描述连续时限内风速概率分布的分布函数。 3.10 威布尔分布 Weibull distribution 经常用于风速的概率分布函数，分布函数取决于两个参数，控制分布宽度的形 状参数和控制平均风速分布的尺度参数。 3.11 瑞利分布 Rayleigh distribution 经常用于风速的概率分布函数，分布函数取决于一个调节参数，即控制平均风 速分布的尺度参数。 注：瑞利分布是形状参数等于 2的威布尔分布。 3.12 日变化 diurnal variation 以日为基数发生的变化。月或年的风速（或风功率密度）日变化是求出一个月 或一年内，每日同一钟点风速的月平均值或年平均值，得到 0点到 23点的风速 （或风功率密度）变化。 3.13 年变化 annual variation 以年为基数发生的变化。风速（或风功率密度）年变化是从 1月到 12月的月平 均风速（或风功率密度）变化。 3.14 年际变化 interannual variation 以 30 年为基数发生的变化。风速年际变化是从第 1年到第 30年的年平均风速 变化。 3.15 风切变 wind shear 风速在垂直于风向平面内的变化。 3.16 风切弯幂律 power law for wind shear 表示风速随离地面高度以幂定律关系变化的数学式。 3.17 风切变指数 wind shear exponent 通常用于描述风速剖面线形状的幂定律指数。 3.18 湍流强度 turbulence intensity 风速的标准偏差与平均风速的比率。用同一组测量数据和规定的周期进行计算。 3.19 轮毂高度 hub height Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 从地面到风轮扫掠面中心的高度。 4、 测风数据要求 4.1 风场附近气象站、海洋站等长期测站的测风数据 4.1.1 在收集长期测站的测风数据时应对站址现状和过去的变化情况进行考 察，包括观测记录数据的测风仪型号、安装高度和周围障碍物情况（如树木和 建筑物的高度，与测风杆的距离等），以及建站以来站址、测风仪器及安装位置、 周围环境变动的时间和情况等。 注：气象部门海洋站保存有规范的测风记录，标准观测高度距离地面 10m。1970 年以后主要采用 EL自记风速仪，以正点前 10min 测量的风速平均值代表这一个 小时的平均风速。年平均风速是全年逐小时风速的平均值。 4.1.2 应收集长期测站以下数据： a）有代表性的连续 30年的逐年平均风速和各月平均风速。 注：应分析由于气象站的各种变化，对风速记录数据的影响。 b）与风场测站同期的逐小时风速和风向数据。 c）累年平均气温和气压数据。 d）建站以来记录到的最大风速、极大风速及其发生的时间和风向、极端气温、 每年出现雷暴日数、积冰日数、冻土深度、积雪深度和侵蚀条件（沙尘、盐雾） 等。 注：本标准中逐小时风速、风向、温度和气压数据分别是每个小时的平均风速、 出现频率最大的风向、平均温度和平均气压。 4.2 风场测风数据 应按照 GB/T 18709-2002 年的规定进行测风，获取风场的风速、风向、气温、 气压和标准偏差的实测时间序列数据，极大风速及其风向。 5、 测风数据处理 5.1 总则 测风数据处理包括对数据的验证、订正，并计算评估风能资源所需要的参数。 5.2 数据验证 5.2.1 目的 数据验证是检查风场测风获得的原始数据，对其完整性和合理性进行判断，检 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 验出不合理的数据和缺测的数据，经过处理，整理出至少连续一年完整的风场 逐小时测风数据。 5.2.2 数据检验 5.2.2.1 完整性检验 a）数量：数据数量应等于预期记录的数据数量。 b）时间顺序：数据的时间顺序应符合预期的开始、结束时间、中间应连续。 5.2.2.2 合理性检验 a）范围检验，主要参数的合理范围参考值见表 1。 表 1 主要参数的合理范围参考值 主要参数 合理范围 平均风速 0≤小时平均风速＜40m/s 风向 0≤小时平均值＜360 平均气压（海平面） 94kPa≤小时平均值≤106kPa b）相关性检验，主要参数的合理相关性参考值见表 2。 表 2 主要参数的合理相关性参考值 主要参数 合理范围 50m/30m 高度小时平均风速差值 ＜2.0m/s 50m/10m 高度小时平均风速差值 ＜4.0m/s 50m/30m 高度风向差值 ＜22.5 c）趋势检验，主要参数的合理变化趋势参考值见表 3。 表 3 主要参数的合理变化趋势参考值 主要参数 合理变化趋势 1h 平均风速变化 ＜6m/s 1h 平均温度变化 ＜5℃ 3h 平均气压变化 ＜1kPa 注：各地气候条件和风况变化很大，三个表中所列参数范围供检验时参考，在数 据超出范围时应根据当地风况特点加以分析判断。 5.2.3 不合理数据和缺测数据的处理 5.2.3.1 检验后列出所有不合理的数据和缺测的数据及其发生的时间。 对不合理数据再次进行判别，挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组。 5.2.3.3 将备用的或可供参考的传感器同期记录数据，经过分析处理，替换已确 认为无效的数据或填补缺测的数据。 5.2.4 计算测风有效数据的完整率，有效数据完整率应达到 90%。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 有效数据完整率按下式计算： %100   应测数目 无效数据数目缺测数目应测数目有效数据完整率 式中：应测数目——测量期间小时数； 缺测数目——没有记录到的小时平均值数目； 无效数据数目——确认为不合理的小时平均值数目。 5.2.5 验证结果 经过各种检验，剔除掉无效数据，替换上有效数据，整理出至少连续一年的 风场实测逐小时风速风向数据，并注明这套数据的有效数据完整率。 编写数据验证报告，对确认为无效数据的原因应注明，替换的数值应注明来 源。 此外，宜包括实测的逐小时平均气温（可选）和逐小时平均气压（可选）。 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 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 平均。 风功率密度的计算方法见附录 B1。 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。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 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； 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 10m 高度 30m 高度 50m 高度 应用于 并网风 力发电 风功率密 度 W/m2 年平均风 速参考值 m/s 风功率密 度 W/m2 年平均风 速参考值 m/s 风功率密 度 W/m2 年平均风 速参考值 m/s 1 ＜100 4.4 ＜160 5.1 ＜200 5.6 2 100~150 5.1 160~240 5.9 200~300 6.4 3 150~200 5.6 240~320 6.5 300~400 7.0 较好 4 200~250 6.0 320~400 7.0 400~500 7.5 好 5 250~300 6.4 400~480 7.4 500~600 8.0 很好 6 300~400 7.0 480~640 8.2 600~800 8.8 很好 7 400~1000 9.4 640~1600 11.0 800~2000 11.9 很好 注： 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 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 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。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 附录 A （提示的附录） 数据订正的方法 将风场短期测风数据订正为代表年风况数据的方法如下： 1）作风场测站与对应年份的长期测站各风向象限的风速相关曲线。某一风 向象限内风速相关曲线的具体作法是：建一直角坐标系，横坐标轴为长期测站风 速，纵坐标轴为风场测站的风速。取风场测站的该象限内的某一风速值（某一风 速值在一个风向象限内一般有许多个，分别出现在不同时刻）为纵坐标，找出长 期测站各对应时刻的风速值（这些风速值不一定相同，风向也不一定与风场测站 相对应），求其平均值作为横坐标即可定出相关曲线的一个点，对风场测站在该 象限内的其余每一个风速重复上述过程，就可作出这一象限内的风速相关曲线。 对其余各象限重复上述过程，可获得 16 个风场测站与长期测站的风速相关曲线。 2）对每个风速相关曲线，在横坐标轴上标明长期测站多年的年平均风速， 通讯与风场测站观测同期的长期测站的年平均风速，然后在纵坐标轴上找到对应 的风场测站的两个风速值，并求出这两个风速值的代数差值（共有 16 个代数差 值）。 3）风场测站数据的各个风向象限内的每个风速都有加上对应的风速代数差 值，即可获得订正后的风场测站风速风向资料。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 附录 B （标准的附录） 风况参数的计算方法 B1 风功率密度 设定时段的平均风功率密度表达式为：    n i iwp vD 1 3))(( 2 1  （W/m2） （B1） 式中：n——在设定时段内的记录数； ρ——空气密度，kg/m3； 3iv ——第 i 记录的风速（m/s）值的立方。 平均风功率密度的计算应是设定时段内逐小时风功率密度的平均值，不可用 年（或月）平均风速计算年（或月）平均风功率密度。 Dwp中的ρ必须是当地年平均计算值。它取决于温度和压力（海拔高度）。 如果风场测风有压力和温度的记录，则空气密度按下式计算： RT P  （kg/m3） （B2） 式中：P——年平均大气压力，Pa； R——气体常数（287J/kg·K）； T——年平均空气开氏温标绝对温度（℃+273） 如果没有风场大气压力的实测值，空气密度可以作为海拔高度（z）和温度 （T）的函数，按照下式计算出估计值：    TzeT /034.0/05.353  （kg/m3） （B3） 式中：z——风场的海拔高度，m； T——年平均空气开氏温标绝对温度（℃+273）。 B2 风能密度 风能密度表达式为：    m j jjWE tvD 1 3))(( 2 1  （W·h/m2） （B4） Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com) 式中：m——风速区间数目； ρ——空气密度，kg/m3； 3jv ——第 j 个风速区间的风速（m/s）值的立方； tj——某扇区或全方位第 j 个风速区间的风速发生的时间，h。 B3 风切变幂律公式和风切变指数 风切变幂律公式如下：         1 2 12 z z vv （B5） 式中：α——风切变指数； v2——高度 z2 的风速，m/s； v1——高度 z1 的风速，m/s。 风切变指数α用下式计算：    12 12 /lg /lg zz vv  （B6） 式中 v1 与 v2 为实测值。 B4 湍流强度的计算 10min 湍流强度按下式计算： V IT   （B7） 式中：σ——10min 风速标准偏差，m/s； V——10min 平均风速，m/s。 Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)