风资源评估

前言10

第1章 引言12

1.1 风是从哪里来的？12

1.2 风的关键特性14

1.2.1 时间维度15

1.2.2 空间维度16

1.2.3 风资源的其他特性16

1.3 风电场17

1.4 本书的宗旨和结构20

1.5 讨论题20

深入阅读建议21

第一篇 风况监测22

第2章 风资源评估活动概述23

2.1 场址确认23

2.2 风资源监测24

2.2.1 风况监测活动设计24

2.2.2 测量计划25

2.2.3 监测策略26

2.2.4 质量保证计划26

2.3 风资源分析27

2.3.1 数据验证27

2.3.2 风资源观测结果特征描述28

2.3.3 轮毂高度风资源估计28

2.3.4 气候修正28

2.3.5 风流场建模28

2.3.6 风资源评估的不确定性28

2.3.7 工程设计和发电量29

深入阅读建议29

第3章 风电工程选址30

3.1 场址选择30

3.2 区域风资源信息32

3.2.1 风资源地图32

3.2.2 风况测量34

3.3 现场勘察36

3.4 测风塔定位36

3.4.1 专用测风塔37

3.4.2 已有多功能高塔38

3.5 风况监测许可39

3.6 租地协议39

3.7 讨论题40

深入阅读建议41

第4章 监测站仪表及测量42

4.1 基本测量42

4.1.1 水平风速42

4.1.2 风向47

4.1.3 空气温度48

4.2 补充测量49

4.2.1 垂直风速49

4.2.2 加热风速计50

4.2.3 温差51

4.2.4 大气压力51

4.2.5 相对湿度52

4.2.6 阳光总辐射52

4.3 记录参数和采样间隔53

4.3.1 平均值54

4.3.2 标准偏差54

4.3.3 最大值和最小值54

4.4 数据记录器54

4.5 数据存储设备55

4.5.1 数据处理和存储56

4.5.2 存储设备56

4.6 数据传输设备57

4.6.1 手工数据传输57

4.6.2 远程数据传输57

4.7 电源58

4.7.1 家用蓄电池58

4.7.2 太阳能蓄电池系统58

4.7.3 交流电源59

4.7.4 其他电源59

4.8 测风塔和传感器支持硬件60

4.8.1 测风塔60

4.8.2 传感器支持硬件60

4.9 连线61

4.10 测量系统的准确度和可靠性61

4.10.1 准确度62

4.10.2 可靠性62

4.11 讨论题63

参考文献63

深入阅读建议64

第5章 监测站安装65

5.1 设备采购65

5.2 设备验收试验和现场准备65

5.2.1 验收试验65

5.2.2 现场准备步骤67

5.3 安装队伍67

5.4 安全问题68

5.5 确定真北68

5.6 测风塔安装70

5.6.1 新斜拉塔70

5.6.2 新桁架塔72

5.6.3 已有铁塔73

5.7 传感器和设备安装73

5.7.1 风速计73

5.7.2 风向标78

5.7.3 温度和其他传感器78

5.7.4 数据记录器和相关硬件79

5.7.5 传感器接头和连线79

5.7.6 接地和防雷保护79

5.8 现场调试82

5.9 文件材料83

5.10 成本和人工估计83

5.11 讨论题85

深入阅读建议86

第6章 监测站运行和维护88

6.1 站址巡查88

6.2 运行维护程序88

6.2.1 工程描述和运行维护方针89

6.2.2 系统组成描述89

6.2.3 设备例行维护指南89

6.2.4 站址巡查流程90

6.3 文件记录92

6.4 备件清单93

6.5 讨论题93

第7章 数据采集和处理98

7.1 原始数据存储98

7.1.1 数据存储类型98

7.1.2 数据存储容量99

7.2 数据提取99

7.3 数据提取频率99

7.4 数据保护和存储100

7.4.1 数据记录器100

7.4.2 计算机硬件100

7.4.3 数据处理过程100

7.5 文档编制101

7.6 讨论题101

第8章 陆基遥感系统104

8.1 Sodar104

8.2 Lidar106

8.3 遥感监测的设计和选址107

8.4 数据采集和处理108

8.5 与常规测风方法的比较109

8.5.1 声束倾斜（Sodar）109

8.5.2 矢量风速到标量风速的转换（Sodar和Lidar）109

8.5.3 环境条件（Lidar）110

8.5.4 湍流强度和风速计超速（Sodar和Lidar）110

8.5.5 气流倾角与复杂地形（Sodar和Lidar）110

8.5.6 体积平均（Sodar和Lidar）111

8.5.7 与参考测风塔的距离111

8.6 讨论题111

深入阅读建议112

第二篇 数据分析和资源评估113

第9章 数据验证114

9.1 数据转换114

9.2 数据验证115

9.2.1 验证程序116

9.2.2 可疑数据处理119

9.3 后验证调节120

9.3.1 杆塔影响121

9.3.2 湍流121

9.3.3 斜流122

9.4 数据替换和平均122

9.4.1 数据替换122

9.4.2 数据平均123

9.5 讨论题124

参考文献125

深入阅读建议125

第10章 风资源观测结果特性描述126

10.1风资源观测结果归纳126

10.1.1 数据恢复126

10.1.2 平均风速和年平均风速128

10.1.3 风切变129

10.1.4 湍流强度131

10.1.5 风功率密度132

10.1.6 空气密度132

10.1.7 风速频率分布和维布尔分布参数133

10.1.8 风玫瑰图134

10.2 讨论题135

深入阅读建议136

第11章 轮毂高度的风资源评估137

11.1风速137

11.1.1 直接测量138

11.1.2 偏移高度139

11.1.3 收敛高度140

11.1.4 对数法142

11.2 时变风速和风速分布143

11.3 其他参数144

11.3.1 风向144

11.3.2 空气密度145

11.3.3 湍流强度145

10.4 讨论题145

参考文献147

深入阅读建议147

第12章 气候修正过程148

12.1 风气候稳定吗？149

12.1.1 历史证据149

12.1.2 未来气候变化展望150

12.1.3 可能影响当地风气候的其他因素151

12.2准确MCP的要求151

12.2.1 相关性152

12.2.2 均衡的风速观测154

12.3参考数据源157

12.3.1 安装了风资源评估仪器的高塔157

12.3.2 地面气象站158

12.3.3 探空观测站159

12.3.4 建模数据集161

12.4目标-参考点的相关性162

12.4.1 数据分区162

12.4.2 拟合方法163

12.4.3 预测风速频率分布164

12.4.4 风向和其他参数165

12.4.5 小结165

12.5讨论题165

参考文献167

深入阅读建议168

第13章 风流场建模169

13.1 风流场模型的种类169

13.1.1 概念模型169

13.1.2 试验模型170

13.1.3 统计模型171

13.1.4风流场数值模型172

13.2 数值风流场模型的应用179

13.2.1 地形数据179

13.2.2 地表覆被数据179

13.2.3 测风塔数量和位置180

13.2.4 对多个测风塔的调整181

13.3 讨论题182

参考文献183

深入阅读建议184

第14章 海上风资源评估185

14.1 海上风环境的性质186

14.2 风资源监测系统190

14.2.1 专门建设的测风塔191

14.2.2 地表遥感系统195

14.2.3 使用已有的海上建筑197

14.2.4 浮标气象站198

14.2.5 数据记录和通信系统198

14.2.6 电源199

14.3 海上系统的运行维护200

14.3.1 监测站巡查200

14.3.2 运行维护程序200

14.4 卫星微波传感器201

14.4.1 传感器类型202

14.4.2 使用卫星微波传感器进行风资源评估203

参考文献206

深入阅读建议206

第15章 风资源评估中的不确定性207

15.1 测量的不确定性207

15.2 历史风资源208

15.3 未来风资源209

15.4 风切变210

15.5 风流场建模的不确定性211

15.6 组合不确定性212

15.6讨论题216

参考文献217

深入阅读建议217

第16章 风电场设计和发电量估算218

16.1 风电场设计软件218

16.2 工程设置220

16.3 风资源数据222

16.3.1 风资源测量222

16.3.2 风资源网格建模223

16.4 选择风力机224

16.5 风力机布局的设计和优化227

16.6 总发电量和净发电量229

16.6.1 尾流效应230

16.6.2 停机时间230

16.6.3 电气损耗230

16.6.4 风力机性能系数231

16.6.5 环境损耗231

16.6.6 弃风231

16.7专题232

16.7.1 将测风塔处风资源外推至风力机232

16.7.2 使用多个测风塔232

16.7.3 尾流建模234

16.8 讨论题239

参考文献241

深入阅读建议241

附录A 风资源评估设备销售商243

附录B 部分GIS数据源246

《风资源评估：风电项目开发实用导则》向读者说明了如何实现高标准资源评估，如何降低与长期资源性能相关的不确定性，如何使他们的项目资产价值最大化。本书首先介绍高质量风电监测项目的选址、安装和运行，接着论述数据质量控制和验证，把测量结果从风速计高度外推至风力机高度，历史气象条件下短期观测结果的修正，以及考虑地形和地表条件的风流场建模等方法。作者MichaelC.Brower是AWSTruepower，LLC的技术总监。他领导了世界各地很多企业规模风电项目的评估工作，在风流场建模及短期风电预测方面的贡献很有名气。他与他的合著者是一个气象学、工程学和建模领域的专家组，他们共同评估了超过60000MW风电容量。本书可供风电场的设计工程技术人员和管理人员使用，也可供风电投资商参考。

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