第一章 风与风能概述资料.ppt

风能资源的测量与评估 相 关 事 宜 总课时32学时、讲课28学时、实验4学时 主要参考书： 《中国风资源测量和评估务实》化学工业出版社 《风资源测量和评估手册》AWS公司97年编写 《风能与风力发电技术》第二版 化学工业出版社 成绩评定方法：期末考试占60%，作业和出勤占40% 实验课安排：待定 随机点名，三次旷课，本门课成绩以0分计！ 第一章 风能资源概述 第一节 风能基础知识 一、风的形成 风的形成是空气流动的结果，空气流动形成的动能称为风能。 空气的流动是由于不同区域空气的密度或者气压不同引起。大气压差是风产生的直接原因。 改变空气密度主要方法 （1）加热或冷却 （2）外力作用 二、影响地球表面空气流动的主要因素 1、太阳辐射 赤道和低纬度地区太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度大，地面和大气接受热量多、温度高；高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量少，温度低。 高纬度和低纬度之间的温度差异，形成南北之间的气压梯度，使空气做水平运动，风沿垂直于等压线的方向从高压向低压吹。 区分高压区和低压区 2、地球自转 由于地球表面及空气间摩擦力的作用，地球自转过程中将带动地球表面的空气沿地球自转的方向流动。 地球自转使空气发生偏向的力称为地转偏向力。 由于地转偏向力和高低纬度间压差所引起的压力的合力成为主导地球表层空气流动的作用力。 3、地球表面陆地和海洋等地形分布的影响 （1）山坳和海峡改变气流运动的方向，使风速增大 （2）丘陵、山地因表面摩擦大而使风速减小 （3）山脉的阻挡作用导致局部风速的增加 4、局部热效应的影响 （1）海陆地区差异（海陆风） 白天，风由海洋吹向大陆；夜晚，风由大陆吹向海洋。 冬季，风由大陆吹向海洋；夏季，风由海洋吹向大陆。 三、风速与风向 风速：风移动的速度，即单位时间空气流动所经过的距离。 《风级歌》 0级烟柱直冲天，1级青烟随风偏， 2级轻风吹脸面，3级叶动红旗展， 4级带叶小树摇，5级枝摇飞纸片， 6级举伞步行艰，7级迎风走不便， 8级风吹树枝断，9级屋顶飞瓦片， 10级拔树由倒屋，11.12陆上很少见 风向：风吹来的方向。 风向：国际上通用的十六方位风向的表示方法。 风向玫瑰图：某地区某一期间各种风向出现的频率，通过放射状雷达图表示。 风向玫瑰图表示风向和风向频率。 径向矢量的长度代表沿该方向的风吹过的时间的百分数，数字则表示该方向的平均风速值。 风的特性 特性：周期性、多样性、复杂性 5、风频分布 按风速相差1米/秒的间隔观测一定时期（一年、一月或一天）内不同风速出现的时数占此一定时期内吹风总时数的百分比称为风速的频率分布。风速的频率分布一般以图形表示。 6、风能计算 风能的利用就是将流动空气拥有的动能转化为其他形式的能量。 流动空气所具有的动能： 7、有效可用风能 8 风场的选择原则 （1）在风能普查和详查的基础上，选择在风能丰富区。 （2）要求有尽量稳定的盛行风向（主导风向）。 （3）尽量避开灾害性天气频繁地带。 （4）由于蓄能装置替代风力机在静风期提供能量的能力有限，所以风场按月、年统计的静风期要短，这对单独工作而非并网的风力机显得更为重要。 （5）风力机叶轮直径所在的高度范围内风速的变化要小。 （6）在平坦地区安装风力机，选择地面粗糙度低的区域；四周3~5km范围内山丘高度不超过60m，风力机附件地面的坡度不超过1：30. （7）风力机安装地附近有建筑物时，应遵循以下要求：若建筑物位于盛行风向的上风位，在建筑物前安装的风力机，其安装地距建筑物应至少有2倍于建筑物高度的距离；在建筑物的下风向安装，风力机安装地距建筑物应至少有20倍于建筑物高的距离，且保证风力机叶片扫风最低点所处的高度应3倍于建筑物高度。 （8）在山区：山脊走向与盛行风向垂直、山尖不很平坦、上升坡度到山尖尽可能连续、坡度小于30°的山顶及其迎风面上半部是好的风场；在孤立山丘上，风速的增加小于风吹过山脊时的情形，在该处安装风力机的原则与山脊相同，然而如果盛行风向随季节变化很大，那么设在中等坡度孤立山丘上的风力机场地就会比同样风况山脊是哪个的场地更为优越。 第三节 我国风能资源情况 根据第三次风能资源普查结果，中国技术可开发（风能功率密度在150W/m2及其以上）的陆地面积约为20万Km2。考虑风电场中风电机组的实际布置能力，按照低限3MW/Km2、高限5MW/Km2计算，陆上技术可开发量为6亿～10亿KW。 根据《全国海岸带和