第2章 风能.ppt

2.2 风的特征 平均风 平均风速随时间的变化 平均风速的季度变化在世界上几乎所有地区一年内的平均风速都随着季节发生明显规律性的变化 * * 2.2 风的特征 平均风 平均风速分布 平均风速的变化是随机的，但其分布特性存在一定的统计规律性。 * * 2.2 风的特征 平均风 平均风速分布 威布尔分布用下式表示： 式中，k为形状系数；c为尺度系数。 * * 2.2 风的特征 平均风 平均风向 风向是指风的来向，即风是从哪个方向吹来的。风向用角度来表示，以正北方向为基准（0°），按顺时针方向确定风向角度， 最常用的方法是把圆周360°分成16个等分，16个方位的中心如图2.15所示，每一个方位范围是22.5°。 某一风向在一年或一个月中出现的频率常用风向玫瑰图表示。 * * 2.2 风的特征 平均风 * * 方位图 风向玫瑰图 2.2 风的特征 脉动风 脉动风速 在某时刻t，空间某点上的瞬时风速与平均风速的差值，其时间的平均值为零 * * 2.2 风的特征 脉动风 湍流强度 湍流强度用来描述风速随时间和空间变化的程度，反映风的脉动强度，是确定结构所受脉动风载荷的关键参数。 式中，u，v，ω，分别为三个正交方向上的脉动风速分量。 * * 2.2 风的特征 脉动风 阵风系数 在结构设计中，需要考虑阵风的影响，因此，引入阵风系数G。阵风系数是指阵风持续期内平均风速的最大值与10min时距的平均风速之比，它与湍流强度有关。湍流强度越大，则阵风系数越大；阵风持续时间越长则阵风系数越小。 * * 2.2 风的特征 极端风 极端风种类 热带气旋；寒潮大风；龙卷风 重现期 从统计学的角度，这个风速要间隔一段时间才出现一次，这段间隔时间叫重现期。重现期以年为单位，相应的最大风速也以一年的资料来确定。若重现期为N，则超过设计最大风速的概率为1/N，保证率就为1-1/N。 * * 2.2 风的特征 极端风 最大风速概率分布 式中，va为年最大风速；a为尺度参数；b为位置参数 * * 2.3风的测量与评估 风能公式 空气密度 式中，p为气压，hPa。t为气温，℃。e为水汽压，hPa。 风速的统计特性 威布尔分布 * * 2.3风的测量与评估 风能公式 风能公式 风功率 风能 * * 2.3 风的测量与评估 风能公式 风能公式 平均风能密度 有效风能密度 * * 2.3 风的测量与评估 风的测量 测风系统 风的测量包括风向测量和风速测量 风向测量：风的来向 风速测量：单位时间内空气在水平方向上所移动的距离 组成 传感器：将模拟信号转换成数字信号。包括：风速传感器、风向传感器、温度传感器、气压传感器 * * 2.3 风的测量与评估 风的表示 风速频率 风速频率反映风的重复性，指在一个月或一年的周期中发生相同风速的时间数占这段时间刮风时数的百分比。 风玫瑰图 盛行风向 风向旋转方向 最小风向频率 * * 2.3 风的测量与评估 风能估计 规划建设风力发电场或对风力发电场发电量做出预报，都需要对当地风能资源做出估计，风能资源大小常用风能密度来表示。 * * 2.3 风的测量与评估 风能可利用区的划分 风资源丰富区。年有效风功率密度大于200W/m2，3~20m/s风速的年累积小时数大于5000h，年平均风速大于6m/s。 风资源次丰富区。年有效风功率密度为200~150 W/m2，3~20m/s风速的年累积小时数为5000~4000h，年平均风速在5.5m/s左右。 风资源可利用区。年有效风功率密度为150~100 W/m2，3~20m/s风速的年累积小时数为4000~2000h，年平均风速在5m/s左右。 风资源贫乏区。年有效风功率密度小于100 W/m2，3~20m/s风速的年累积小时数小于2000h，年平均风速小于4.5m/s。 。 * * 2.3 风的测量与评估 风能可利用区的划分 风资源可利用区。年有效风功率密度为150~100 W/m2，3~20m/s风速的年累积小时数为4000~2000h，年平均风速在5m/s左右。 风资源贫乏区。年有效风功率密度小于100 W/m2，3~20m/s风速的年累积小时数小于2000h，年平均风速小于4.5m/s。 * * 习题 在风的尺度划分中，风力机所针对是哪一类型，且具有何种特征？ 计算8.5级风对应的最大风速、最小风速和平均风速。若风力机额定风速为12m/s，请说明几级风速能使风力机满发？ 什么是季风，科氏力？并解释三圈环流特点。 我国风能区域等级划分方式。 从风向玫瑰图中我们可得到什么信息？ * * 习题 当城市地区，若3.5处的风速为3.5m/s，若楼层间距为2.8m，在刚达到20层楼层处风速约为多少？请分别用