风资源测量与评估课件.ppt
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1、1,风资源测量与评估,兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃省风力机工程技术研究中心参考文献:中国风资源测量和评估实务风电场风能资源测量和评估技术规定风能资源评估手册风力发电技术廖明夫,2,能源分布,3,能源分布,4,风能利用,5,风力提水,6,垂直轴风力机,D=64m, 4200KW D=10m,20kw,7,水平轴风力机,5兆瓦风力发电机组 1.2兆瓦直驱式风电机组,8,水平轴风力机的发展趋势,9,水平轴风力机示意图,10,全球风系和大气环流,11,海陆风,12,山谷风,13,14,我国能源分布风能最佳区:山东半岛、辽东半岛及海上岛屿、内蒙古、甘肃,黑龙江南部及吉林北部。风能较佳区:青藏高原中
2、北部、东南沿海、三北的南部。,15,一 、风向和风向玫瑰,16,时变性,平均风速的日变化,平均风速的月变化,平均风速的季度变化,平均风速的年变化,17,区域性变化,18,19,风力等级表,20,大气边界层和地面边界层,温度切变:温度T随高度的变化,21,风速和风向的时间历程曲线,22,平均风速沿高度的变化-风速廓线,不同地面粗糙度对应的风切变(假设高度z=1000m时的风速为15m/s,23,平均风速沿高度的变化-风速廓线,地面粗糙度Z0类型变换时对风切边的影响,利用2个高度z1和z2测得的风速确定地面粗糙度,24,大气层稳定度对风切变的影响,25,地形和地面粗糙度对风切变的影响,障碍物后风速
3、的降低,26,风速廓线指数与时间的关系,27,不同风切变指数下的风切变,28,不同平均风速下的风速廓线指数,29,某地实测的风速廓线,30,风从平滑地表吹向粗糙地表时的风廓线变化,31,风从粗糙地表吹向平滑地表时的风廓线变化,地物影响,32,建筑物对下游风特性的影响,33,地形影响,34,山脊横截面对风特性的影响,35,山崖对风特性的影响,36,37,大气运动尺度,38,不同高度处的风速时间历程曲线,39,湍流强度,40,湍流强度随高度的变化曲线,41,湍流强度随地面粗糙度的变化,42,湍流强度和风速的关系(陆地测量),43,湍流强度和风速的关系(海上风场测量),44,不同标准下的湍流强度,不
4、同湍流强度下阵风系数随阵风持续时间的变化曲线,45,46,丹麦每5年一个周期的平均风速,47,风频图,测风实例,48,49,Weibull累积风频分布(c=7,k=2),50,Weibull风频概率密度(c=7,k=2),51,固定平均风速下不同形状因子k的weibull分布,52,c,k随高度的变化,v/c,k,V/c随k的变化,53,风频分布测量值和拟合的概率密度,54,不同平均风速时的瑞利分布k=2,图表法分析威布尔分布的k c,55,56,风向概率玫瑰图/%,57,平均风速玫瑰图/(m.s-1),58,风能量玫瑰图/(kw.h.m-2),59,风功率谱,60,根据风频分布a和功率曲线b
5、确定发电量c,61,功率曲线测量实例,62,湍流强度对功率曲线的影响,风场收益估算,63,风场收益估算,64,极端运行阵风,65,66,风洞试验(中国空气动力研究与发展中心4m*3m风洞),龚,67,同济大学大气边界层风洞,68,同济大学大气边界层风洞,69,中国环境科学院环境风洞,70,直流风洞,71,72,73,汽车风洞,74,风力机风洞试验,75,飞机风洞试验,76,立式风洞,77,我国最大的风洞,中国空气动力研究基地风洞,成为我国规模最大、手段齐备、综合实力最强的国家级空气动力试验、研究和开发机构,其综合试验能力跻身世界先进行列。以低速风洞和跨声速风洞为代表的52座风洞设备和专用设施,
6、构成了亚洲最大的风洞群,拥有8座“世界级”风洞设备;从“歼-10”、“枭龙”战机和“神舟”系列飞船,到磁悬浮、“和谐号”高速列车;从高达300多米的东方明珠塔,到横跨30多公里海面的杭州湾跨海大桥,都在这里进行过风洞试验。,78,79,兰州理工大学外场试验基地,80,测风塔,81,10个侧风位置,联合国开发计划署,吉林(明阳)内蒙古宁夏(2003年开始建)甘肃湖北(龙源、中广核)江西(江西中电投投资20亿)福建广东(中电投投资60亿),甘肃酒泉新疆哈密河北吉林蒙东蒙西江苏沿海山东,82,风电场宏观选址,基本概念 风电场宏观选址即风电场场址选择。是在一个较大的地区内,通过对若干场址的风能资源和其
7、它建设条件的分析和比较,确定风电场的建设地点、开发价值、开发策略和开发步骤的过程,是企业能否通过开发风电场获取经济利益的关键。,83,风电场宏观选址,影响因素 风能资源和其它相关气候条件、地形和交通运输、工程地质、接入系统、其它社会政治和经济技术因素。,84,风电场宏观选址,基本原则1、风能资源丰富,风能质量好年平均风速一般应大于5m/s风功率密度一般应大于300W/m2风频分布好可利用小时数高3-25m/s在2000h。有稳定的盛行风向风速的日变化和季节变化较小垂直风剪切较小,以利于机组的运行,减少机组故障。湍流强度较小,尽量减轻机组的振动、磨损,延长机组寿命。湍流强度超过0.25,建风电场
8、就要特别慎重。选机型时要和厂家充分交流,看机组是否能够承受。,85,风电场宏观选址,基本原则2、符合国家产业政策和地区发展规划场址是否已作其它规划,或和规划中的其它项目有矛盾。3、满足联网要求联网是风电场实现销售收入的必要条件。应尽量靠近电网,减少线损和送出成本。根据电网的容量、结构,确定建设规模与电网是否匹配。,86,风电场宏观选址,基本原则4、具备交通运输和施工安装条件港口、公路、铁路等交通运输条件应满足风电机组、施工机械和其它设备、材料的进场要求。场内施工场地应满足设备和材料的存放、风电机组吊装等要求。,87,风电场宏观选址,基本原则5、保证工程安全地质情况:土质情况,如是否适合深度挖掘
9、(塌方、出水),房屋建设施工,风机基础施工等。要有详细的水文地质资料地理位置:远离地震带,火山频发区,远离人口密集区。,88,风电场宏观选址,基本原则6、满足环境保护的要求避开鸟类的迁徙路径、侯鸟和其它动物的停留地或繁殖区。和居民区保持一定距离,避免噪声、叶片阴影扰民。减少耕地、林地、牧场等的占用。,89,风电场宏观选址,基本原则7、满足投资回报要求尽力较低的投资和运营成本,获得较高的利润,90,风电场宏观选址,方法步骤1、备选场址的确定 在一个较大范围内,如全国或一个省,一个县或一个电网辖区内,确定几个可能建设风电场的区域。,91,风电场宏观选址,方法步骤1、备选场址的确定 寻找备选场址的第
10、一种途径:全国已经建成了很多风电场。有些风电场附近还有未开发的区域。根据已建风电场的发电情况,判断新风电场的开发前景。这是寻找备选场址的捷径。,92,风电场宏观选址,方法步骤1、备选场址的确定 寻找备选场址的第二种途径:有些地区已进行过风能资源的调查。可向有关部门如发改委、气象部门、电力部门或建设经验丰富的人士咨询。,93,风电场宏观选址,方法步骤1、备选场址的确定 寻找备选场址的第三种途径:中国气象科学研究院和部分省区的有关部门绘制了全国或地区的风能资源图谱,按照风功率密度和有效风速出现小时数进行风能资源区划,标明了风能丰富的区域,可用于指导宏观选址。,94,4级以上适合发电,95,96,采
11、用加拿大west模拟全国陆地50m高度风功率密度分布,97,功率密度分布和近海风速分布,98,风电场宏观选址,方法步骤1、备选场址的确定 中国气象科学研究院朱瑞兆等利用19611970年的气象资料,根据有效风能密度和利用小时数等指标,结合天气气候特点、自然地形和水体等,将全国风能划分为4个大区和30个类型区。,99,风电场宏观选址,方法步骤1、备选场址的确定 其中东南沿海、山东、辽东沿海及其海上岛屿区,内蒙古北部、松花江下游区为风能丰富区();东南沿海沿岸和渤海沿海区,三北的北部区,青藏高原区为风能较丰富区();两广沿海区,大小兴安岭山地区,东北长白山向西经华北平原到我国西端是风能可利用区()
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