2-风资源基础知识-第二讲.ppt

风资源基础知识概要一.风的形成二.风资源基础知识三.风能利用一.风的形成 太阳辐射造成地球表明受热不均，引起大气层压力分布不均，在不均压力作用下，空气沿地球表面的运动就形成风。大气运动尺度 大尺度风能利用 中尺度微观选址 微尺度风载荷1.大气环流全球范围内空气沿一密闭轨迹的运动，是太阳辐射和地球自转作用下造成的一种大尺度运动。2.局地环流l季风：以半年为周期改变盛行风向的风。夏季风：陆地温度高于海洋，陆地气压低于 海洋，风从海洋吹向陆地。冬季风：相反。2.局地环流l海陆风：以昼夜为周期改变盛行风向的风。海风：在低层，白天风由海面吹向陆地，称之 海风。陆风：在低层，夜间风由陆地吹向海面，称之 陆风。在高层，则相反形成海陆风环流。2.局地环流l山谷风：以昼夜为周期改变盛行风向的风。谷风：白天，风由山谷沿山坡向上吹。山风：夜间，风由山顶沿山坡向下吹。二.风资源基础知识1.平均风速2.风廓线平均风速随高度变化3.年平均风速分布长期风速变化4.湍流短期风速变化5.极端风速6.风向玫瑰图1.平均风速风速时间历程曲线1.平均风速p风速：单位时间内空气在水平方向上移动的距离。风速随时间和空间的变化是随机的。p平均风速 2.风廓线平均风速随高度变化对数律分布：V(Z)Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 Zo 地表面粗糙长度2.风廓线平均风速随高度变化指数律分布：IEC 61400:V(Z)Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 风切变指数3.年平均风速分布长期风速变化p 年平均风速 ：以年为单位的平均值，多年测 量取均值。p 年平均风速分布：一年内不同风速累积小时数。威布尔分布：瑞利分布：（瑞利分布为威布尔分布在k2时的特例）3.年平均风速分布长期风速变化威布尔分布累积分布曲线式中：k形状参数（shape parameter）C尺度参数(scale parameter)概率密度曲线3.年平均风速分布长期风速变化3.年平均风速分布长期风速变化4.湍流短期风速变化4.湍流短期风速变化湍流：10分钟内风速的随机变化。湍流强度：式中：风速相对于10min平均风速的 标准方差 V10min平均风速5.极端风速极端风速：较长时间内（1年或50年）可能出现的最大风速（3s平均值或10min平均值）。概率问题。例：设计等级为III类的机组，就是在50年内，50年（N）一遇极端风速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。5.极端风速参考风速：用于确定风力发电机组设计等级的基本极端风速参数。如：机组设计等级为III类，对应参考风速为37.5m/s（10min平均值），亦即，轮毂高度承受的50年一遇极端风速（10min平均值）应小于或等于37.5m/s。6.风向玫瑰图 三.风能利用1.风能的特点2.风功率密度3.风能密度4.风功率密度等级表5.中国有效风功率密度分布图 1.风能的特点l 风能实质上是太阳能的转化形式。l 风能是一种无污染的可在生能源，取之不尽，用之不竭，分布广泛。l 风能的利用将改变人类长期依赖化石燃料和核燃料的局面。科学家预计：21世纪的最主要能源将是核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能和可燃冰。2.风功率密度风功率密度：与风向垂直的单位面积中风所具有的功率。式中：平均风功率密度，；n在设定时段内的记录数；空气密度，；第i记录的风速（m/s）值的立方。3.风能密度风能密度：在设定时段与风向垂直的单位面积中风所具有的能量。式中：风能密度，；m风速区间数目；空气密度，；第j记录的风速（m/s）值的立方；某扇区或全方位第j个风速区间的风速发生时间，h。4.风功率密度等级表