风电场风能资源评估几个关键问题分析

正确科学地对风资源进行评估,意义重大。针对我国风电场工程可行性研究报告的现状和GB/T 18709—2002《风电场风能资源测量方法》、GB/T 18710—2002《风电场风能资源评估方法》、《全国风能资源评价技术规定》等的某些条款进行了阐述,指出目前风资源评估中存在的一些问题并提出了一些建议,希望为以后的相关工作人员提供一个参考。

台风条件下不同时距最大平均风速之间的转换系数研究

利用位于福建省漳浦县赤湖镇海岸线观测塔提供的三个登陆台风的四层超声风速仪观测数据,在数据质量控制基础上,研究不同下垫面条件下阵风因子与平均风速、观测高度,以及阵风时距的关系;在此基础上,给出不同时距最大平均风速之间的转换系数,从而在不同研究机构采用的表征登陆台风强度的1min、2min和10min最大平均风速之间建立联系,并和WMO的推荐值进行比较。计算结果表明：粗糙度对阵风因子有显著影响,对转换系数影响较小;本文给出的2~10min最大平均风速之间的转换系数和WMO的推荐值相差不大,表明计算结果是合理的,以及在相似地貌条件下利用WMO的推荐值进行强度估计具有一定的可靠性。

北京地区日最大边界层高度的气候统计特征

使用北京气象站探空观测数据和地面气温观测数据,以干绝热曲线法估算1984-2013年逐日最大边界层高度,同时计算对应的边界层平均风速和通风量。统计分析这3个边界层参量的平均特征,并利用2001-2012年的空气污染指数（API）,探讨大气污染与边界层参量的关系。结果表明：（1）日最大边界层高度的30年月均值以春季和夏初（3-6月）最高,约1600 m;夏季和秋初（7-10月）次之,约1300 m;冬季（11月、12月和1月）最低,约1000-1200 m。（2）夏季,日最大边界层高度不同数值的频率大致为对称分布,峰值处于1000-1600 m范围;秋、冬季,频率分布系统性地向低值一方偏斜,600-800 m的出现频率大大增加;春季边界层高度的变化极大。（3）各季边界层平均风速以夏季为最小。（4）一年中春季通风量最大,秋季次之,冬季较低,夏季最小。（5）秋、冬季,北京中度和重污染个例（API〉200）集中分布于弱风、低边界层和小通风量条件,反映污染物局地累积的作用;春季污染个例半数以上以高风速、高通风量为特征,反映沙尘类外部输入性污染的作用。

IEC的风机选型参数估算方法在中国的适用性研究

国际电工委员会编制的《风力发电机组设计要求》(IEC 61400-1)推荐了针对风电机组安全等级评估的极端风速和湍流强度特征值估算方法,因其简单便捷,在风电领域被广泛采用。利用全国风能资源专业观测网的193座测风塔观测数据,对IEC推荐的极端风速计算方法与我国规范推荐的基于极值I型概率分布方法进行比较,发现两种方法计算的193座塔70 m高度层50年一遇10 min平均最大风速,仅有7座测风塔较为一致,差异在±1%;IEC推荐方法的计算结果多数偏小,其中偏小10%以上的测风塔有121座,偏小30%以上的有44座测风塔,而偏大10%以上的只有9座测风塔;IEC方法计算的极值风速大幅度偏小的测风塔主要分布在台风影响的东南沿海地区,偏差较小的测风塔主要分布在西北和华北地形平缓区域,但同时偏大10%以上的测风塔也多分布在这一地区。以目前行业领域普遍采用的以15 m·s^(-1)风速的平均湍流强度作为风电机组选型指标,与严格按照规范,以15 m·s^(-1)风速段所有样本湍流强度的90%分位数处的值作为指标进行风电机组等级确定作对比,发现193座塔中有46座塔的选型是不安全的,甚至相差两个等级。

塔器上所受基本风压分布参数的确定

在塔器的可靠性强度设计中,利用MicrosoftExcel自动生成概率纸,来统计分析平均风速年极大值,并得到其分布参数,进而计算出塔器上所受基本风压的分布参数.

基于数值模式的苏北浅滩海域单站最大风速和极大风速预报方程建立

利用苏北浅滩海域预报和观测数据,基于平均风速与最大风速、最大风速与极大风速的高度相关性,以及高精度数值预报产品,运用统计分析方法建立了苏北浅滩5个测站大风(风速≥10.8 m/s)发生时逐时最大风速和日极大风速的预报方程。通过检验发现:单站一元一次客观预报方程能准确地预报逐时最大风速,5个测站最大风速预报平均绝对误差为1.30 m/s,预报评分在81~85分之间,预报误差大于4 m/s的样本数在2%~6%之间。区分天气形势进行分析,冷空气最大风速预报精度最优,台风次之。日极大风速预报平均绝对误差为1.99 m/s,预报评分在65~76分之间,预报误差大于4 m/s的样本数在5%~10%之间。最大风速和日极大风速客观预报方程的效果都比较理想,但是对8级风速以上(风速≥17.2 m/s)的预报结果偏小。

暴风雪下塔设备可靠性分析

利用数理统计方法,分析某地区的月平均风速极大值样本,得到其分布参数,进而确定基本风压的分布参数。根据塔设备实际载荷情况,修正了暴风雪情况下工作载荷的力学模型。在塔设备可靠性分析过程的风力计算中引入动态特性系数,更合理地考虑了暴风雪情况下风、雪载荷的不确定性。得到的应力结果符合极值分布,同时也体现了塔设备在暴风雪下风载荷产生的应力的随机性。综合分析风载荷、地震载荷和偏心载荷所产生轴向应力后,建立了可靠性分析的计算方法并进行了实例分析,其结果可为制订塔设备可靠性设计标准作为参考。

风电场风能资源评估几个关键问题分析

针对GB/T18709-2002《风电场风能资源测量方法》、GB/T18710-2002《风电场风能资源评估方法》、《全国风能资源评价技术规定》和中国风电场工程可行性研究报告的内容,对上述文件的某些条款进行了阐述,指出了目前的风资源评估存在的一些问题并给出了一些建议。

风电场50年一遇最大风速计算方法分析

论述风电场设计中,应用Gumbel分析法和风压法计算风电场50年一遇最大风速。分析场址空气密度下和标准空气密度下最大风速的比例关系。通过合理确定风电场50年一遇最大风速,为风电场选择安全的风机提供依据。

一种面向工程应用的台风强度统计预测方法

为实现台风强度的年变化预测,提出了一种基于灰色均生函数模型的预测方法。选取最大风速作为台风强度的指标,利用中国气象局发布的西北太平洋台风资料,建立台风登陆和未登陆情况下的预测模型,做5 a预测,并与观测结果对比。结果表明:灰色均生函数模型对台风强度的预测具有较高精度,年平均值最大绝对误差为4.4 m/s,低于2012年各站25次台风强度的数值模式预测结果平均值;年极值最大绝对误差为11.1 m/s,低于上海台风模式对台风个例的预报结果。

新疆地区最大风速变化及其环流指数验证分析

利用新疆地区共10个气象站1984—2013年的逐日最大风速资料以及NCEP再分析格点资料,系统分析了新疆近30 a最大风速、风向的变化特征,并且从环流因子的角度对最大风速的变化加以分析和验证。结果表明:(1)南北疆大部分地区最大风速呈减小趋势,北疆风速减小较南疆更为显著,阿拉山口与达坂城地区减小趋势最为明显,乌鲁木齐、阿克苏地区呈微弱增大趋势;(2)北疆地区春、夏、秋三季最大风速明显减小,南疆地区春季减小显著;(3)北疆地区偏东、偏西、偏南方向的风日数分别增大32.5%、12.2%、4.1%,偏北风日数则减小17.3%;(4)南疆地区偏东、偏西风日数分别增大4.5%、9.4%,偏南、偏北风日数则减小7.6%、24.0%;(5)北疆地区纬向环流指数微弱增大,经向环流指数显著减小,表明东风强度轻微减弱,南风强度明显减弱,南疆地区纬向环流指数微弱增大,经向环流指数先减小后增大,表明东风强度轻微减弱,北风强度先增强后减弱。

祁连山区风速和风向时空变化特征

分析山地的风速和风向,对认识山地地区的气候变化和合理利用风力资源具有重要的意义。本文基于祁连山区11个气象站点的平均风速、最大风速和最大风速的风向数据,利用多种数学方法和ArcGIS空间分析法对风速和风向的时空变化分布规律作了探讨。结果表明:(1)祁连山区春季的平均风速和最大风速是年内风速变化的峰值区,其中中段和东段的最大风速出现在冬季。(2)全区的平均风速和最大风速年变化整体均呈下降趋势,下降率分别为-0.07和-1.56 m·s^-1·(10a)^-1。(3)1970—1979年风力资源最丰富;年际和季节(冬季除外)平均风速的突变均发生在1993年,东段和中段的平均风速均在1990—1999年发生突变,全区和各个区段平均风速的周期均为22a。(4)祁连山区平均风速自西向东呈递减趋势。(5)最大风速的风向以西南风为主,而东段则以偏东南风为主。

基于最大熵原理的分布模型

通过对自然界中几个现象的分析,验证了最大熵原理在统计分布中的作用,得到了这些现象的统计分布规律,并用最大熵原理对这些问题物理成因进行了讨论.

新疆气象站年均风速均一化订正与基本风压估算初探

为了较好地开展风能资源的详查与综合评价工作,根据新疆各风区挑选的参照站历史风况资料序列特点,在参考测站历史"元数据"直接进行非均一性检验与一致性订正基础上,对其中4个长期无自记风记录参照站采用标准正态均一性检验、Potter检验、平行累计和等客观方法对1970～2009年的年平均风速序列进行了非均一性检验与均一化订正,同时对测站无自记风时期年最大风速序列的时距换算进行了初步探索。结果表明:1)布尔津、淖毛湖、红柳河站的年平均风速存在因测站环境改变或其它不明原因而使序列间断的现象。从年平均风速序列SNHT非均一性订正结果以及测站四周建筑群体的发展规模看,布尔津测站受测站环境变化等不明原因的影响程度最大,三度间断,累积订正量平均达0.9m.s-1左右。淖毛湖站两度间断,其中1次与近距迁站而又未进行迁站订正有关,订正量约为0.1～0.2m.s-1。红柳河站的1次间断,也与未进行迁站订正有关,订正量约为0.1～0.2m.s-1。2)在构建测站无自记风时期历年最大风速序列的时距时次经验公式中,十三间房站适于西北统一经验公式,其余3站适于在一定阈值风速条件下,根据有自记风时期2min时距平均风速与10min时距最大风速的相关比值系数进行订正。

1957—2009年黄土高原地区风速变化趋势

用88个气象站1957—2009年的月平均风速和最大风速日值资料,采用距平累积法、5 a趋势滑动法、Mann-Kendall趋势检验法等分析了黄土高原地区风速的变化趋势及其空间分异等特征。结果表明:①黄土高原地区1957—2009年多年平均风速为2.36 m/s,水蚀区、水蚀风蚀交错区和风蚀区年均风速分别为2.36、2.17、2.60 m/s,年际变化倾向率分别为-0.008 4、-0.009 4和-0.018 8 m.s-1.a-1,并均通过了0.001的极显著性检验。3个区域均是冬、春季的平均风速对全年趋势演变贡献率较大,年均风速也均在1981年发生偏强转为偏弱的跃变,20世纪70年代以后平均风速逐渐减小。②黄土高原平均风速减少的主要原因是最大风速为5级或5级以上的发生日数减少。大风频率从1970年代至2000年代呈显著减少趋势,风蚀区减少幅度最大,减少了10%以上,水蚀风蚀交错区减少1%～5%,到2000年代,大多数站点的大风频率均降低为<2%。③水蚀风蚀交错区和风蚀区年均大风日数较多,而水蚀区和黄土高原西部地区年均大风日数较少。根据大风年均发生日数,将大风天气划分为大风天气较少区(年均大风日数<10 d)、较多区(10～50 d)、多发区(50～100 d)和频发区(>100 d)。大风较多区在黄土高原地区分布最广,其次是较少区,无频发区。70年代至90年代,风蚀区和水蚀风蚀交错区的站点大多为大风较多区,其中70年代中宁和包头为大风多发区;2000年代以后,大部分地区转为大风较少区。

考虑风速风向联合分布和地形效应的山区桥梁设计风速确定

为研究风向对基本风速的折减,以及其与地形效应对山区桥梁设计风速确定的共同影响,以一座山区大跨度桥梁为研究背景,采用风速风向联合分布函数和计算流体力学软件FLUENT对桥址区的风场进行数值计算。首先利用桥位附近气象站的风速资料,在风速观测数据不足的情况下,采用极值Ⅰ型分布获得了风速的月极值分布和年极值分布的关系,并由此计算出不考虑风向影响的百年一遇基本风速。再应用风速风向联合分布函数,计算考虑风向影响时各个风向的百年一遇基本风速,探讨风速风向联合分布对基本风速的折减效应;并应用FLUENT软件对2种情况下的桥位区风场进行数值模拟计算,分别得到不同风向下桥位处的最大风速(即设计风速)。研究结果表明:风速风向联合分布和地形效应会对设计风速的确定产生影响。若不考虑风速风向联合分布的作用,当该地区最大基本风速的风向与地形放大效应最大的方向不一致时,会使设计风速值偏于保守。最后基于研究成果提出了可用于山区桥梁设计风速确定的分析流程,该方法更具合理性和工程实用性,可为山区桥梁设计风速的确定提供依据。

山区风电场50年一遇最大和极大风速估算

风电场50年一遇最大和极大风速（合称安全风速）是风电设计中的两个重要参数，受理论研究水平、资料条件等因素制约，目前尚无较为可靠的计算方法。对于山区风电场来说，地理位置、地形、资料等条件均不如平原和沿海地区，安全风速估算是山区风电场设计中的一大难点。本文通过云南某风电场的设计，以测风塔及相关气象站的实测风速资料为基础，进行了50年一遇最大和极大风速的估算分析，总结了几种较为可行的计算方法，可供相关设计人员参考。