风切变指数在风电场风资源评估中的应用

常用

第26卷第5期2010年5月

文章编号:1674-3814(2010)05-0062-05

电网与清洁能源

PowerSystemandCleanEnergy

中图分类号:TM614

Vol.26No.5

May2010

文献标志码:A

风切变指数在风电场风资源评估中的应用

杜燕军,冯长青

(内蒙古电力勘测设计院,内蒙古呼和浩特

010020)

ApplicationofWindShearIndexintheAssessmentofWind

ResourcesofWindFarm

DUYan-jun,FENGChang-qing

(Inner-MongoliaElectricPowerSurveyandDesignInstitute,Hohhot010020,InnerMongoliaAutonomousRegion,China)

ABSTRACT:Thispaperpresentsastudyonchangesofthewindshearindexbaseduponthemeasureddataofthree70-meter-highwindtowersfor2consecutiveyearsinInnerMongolia.Theresultofthestudyshowsasbelow:1)thewindshearindexatthedifferentheightgradientisgreatlyaffectedbygroundroughnessandthesurroundingtopography.2)incalculatingthewindspeedadjacenttoacertainheight,adoptionofthewindindexbetweenthetwoadjacentheightswouldresultinabetteroutput,whileincalculatingthewindspeeddifferencebetweentwoheightsofalargedistance,adoptionofthewindindexacquiredbythefittingcurveispreferable.3)themonthlyandyearlywindspeedsworkedoutbymeansofthe3~25m/swindshearindexaretheclosesttotheactuallymeasureddata,whileusingofthewindindexofallwindspeeddatatocalculatethemonthlywindspeedwouldresultinlargedifferencesfromthemeasureddata,themonthlywindspeedascalculatedbymeansofthewindindexacquiredbythe3~25m/sfittingcurveissmallerthanthemeasuredvalue.

KEYWORDS:windshearindex;windfarm;assessmentofwindresources

摘要:以内蒙古地区3座70m高测风塔连续2年的实测数据来分析风切变指数的变化,结果表明:1)不同高度梯度的风切变指数受地面粗糙度及周围地形地貌的影响较大。2)计算相邻高度的风速时,采用相邻高度间的风切变指数计算得到的结果较好;计算相差较大的高度间风速时,采用拟合曲线得到的风切变指数计算得到的结果较好。3)利用3~25m/s的风切变指数计算各月风速及年均风速结果都与实测值最接近;而利用全部风速数据的风切变指数计算统计各月风速往往比实测值偏大;利用3~25m/s拟合曲线得到的风切变指数统计各月风速比实测值偏小。

关键词:风切变指数;风电场;风资源评估

引言

准确计算得到预装轮毂高度处的风资源数据,

是评估风电场发电量估算的先决条件。在风电场可行性研究中需要根据风力机轮毂高度处风速、风向来计算风电机组的发电量,但实际测风中测风仪器的高度并不是完全都能满足风电机组的安装高度,所以在估算风电机组发电量时需要根据测风塔的实际测风数据,利用风切变指数推算出近地层任意高度的风速[1]。实测风速尽可能使用最接近轮毂高度处的风速,而风切变指数按照现有的做法则是根据测风仪器2个不同高度实测风速的全部数据求得,或者是根据不同高度风速利用拟合曲线求得一个综合结果,但以上2种方法都可能对计算结果产生较大误差。本文以风电场内3座70m高测风塔实际测风数据为例来分析风切变指数的变化,以此得到更实用的风切变指数值,为更可靠地计算轮毂高度处的风资源数据提供参考。

1

风切变指数定义

在近地层中,风速随高度有显著的变化。造成

风在近地层中的垂直变化的原因有动力因素和热力因素,前者主要来源于地面的摩擦效应,即地面的粗糙度,后者主要表现为与近地层大气垂直稳定度的关系。当大气层结为中性时,湍流将完全依靠动力原因来发展,

风切变指数在风电场风资源评估中的应用

这时风速随高度变化服从普朗特

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