风力发电场风能资源计算

时间：2024-10-13 百科知识版权反馈

【摘要】：玉门风力发电场与玉门镇气象站距离较近，平均地面高差约40m。0001号测风塔代表年65m高度月平均风速统计见表1-21。有效风速时段较短，全年均可发电，无破坏性风速。通过此相关方程推算风力发电场场址区60m高度50年一遇极大风速应为47.97m/s。由表1-25可以看出，风力发电场40m高度的湍流强度为0.0762，50m高度的湍流强度为0.0726，60m高度湍流强度为0.0657，小于0.1风力发电场40～60m高度湍流相对较小。

三、风力发电场风能资源计算

(一)空气密度

根据玉门镇气象站30年各月平均气温、气压和水汽压计算空气密度。

计算得到玉门镇空气密度为1．059kg/m³。玉门风力发电场与玉门镇气象站距离较近，平均地面高差约40m。其间地形平坦，没有大尺寸地形阻碍，所以大唐玉门风力发电场的空气密度取1.059kg/m³。

(二)风能计算

0001号测风塔65m高度风速数据由2005年、2006年两年的60m高度平均数据推算(风切变指数取0．10)，风向采用60m高数据。

1．平均风速及风功率密度

根据0001号测风塔代表年65m高度数据统计，年平均风速为7.24m/s，平均风功率密度为374W/m²。0001号测风塔代表年65m高度月平均风速统计见表1-21。

表1-21　0001号测风塔代表年65m高度月平均风速统计

2．风频曲线及威布尔参数

风频曲线采用威布尔分布，概率分布函数用下式表示:

式中　V——风速;

　c、k——威布尔参数。

用WAsP9.0程序进行曲线拟合计算，得到0001号测风塔10m高代表年平均风速为5.85m/s，平均风功率密度为212W/m²，威布尔参数c=6.6，k=1.92;40m高代表年平均风速为7.06m/s，平均风功率密度为341W/m²，威布尔参数c=8.0，k=2．09;50m高代表年平均风速为7.18m/s，平均风功率密度为358W/m²，威布尔参数c=8.1，k=2．09;65m高代表年平均风速为7.32m/s，平均风功率密度为380W/m²，威布尔参数c=8.3，k=2．09。

3．风速、风向特性

0001号测风塔65m高度全年风向和风能玫瑰图分别如图1-11、图1-12所示，0001号测风塔65m高度全年各扇区风向和风能分布统计见表1-22。从图表中可以看出，该风场主风能方向一致，以西(W)风和东东北(ENE)风的风速、风功率最大和频次最高。西(W)风风向占15．72%，风功率占29．80%;东东北(ENE)风风向占18.50%，风功率占18.01%。

图1-11　0001号测风塔65m高风向玫瑰图

图1-12　0001号测风塔65m高风能玫瑰图

表1-22　0001号测风塔代表年65m高度各扇区风向和风能分布统计

从0001号测风塔65m高度风速、风功率密度分布看，年有效风速(3.0～20.0m/s)时数为7893h，占全年的90%，11～20m/s时数为1633h，占全年的18.65%;小于3m/s的时段占全年的8.80%，大于20m/s的时段占全年的0.086%。有效风速时段较短，全年均可发电，无破坏性风速。

4．风速的年内变化

通常情况下，本地区年内大风月集中在11月份至翌年4月份，小风月集中在7～9月份。也就是说，冬、春季风大，夏季风小。但各年尚不完全相同，在总趋势下，存在一些偶然因素影响。

从0001号测风塔65m高度风速和风功率密度年内变化曲线，0001号测风塔65m高度各月风向、风能玫瑰图可以看出，7～9月以东风为主，其他月份以西风为主，在时间分布上，年盛行风向和季节变化基本一致，冬、春季盛行西风，夏季盛行东风。

5．风速的日变化

风速一日之内的变化是十分复杂的，难以用一条曲线表示。从0001号测风塔65m高度风速、风功率密度各月日变化曲线图中可以看出，上午11、12点钟风速开始加大，至下午5、6点钟风速最大，然后逐渐减小，至凌晨最小。就总体情况看，晚上小，白天大。

6．实测最大风速

风力发电场各测风塔不同高度实测最大风速、极大风速统计见表1-23。

表1-23　测风塔不同高度最大、极大风速统计表