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3-风与风能(2.2~2.3)
风力发电原理
Principle of Wind Power Generation
宗露香
新能源教研室
能源动力与机械工程学院 动力工程系
第二章 风与风能
2.1 风的形成与特性
一、风能
二、风能密度
三、有效风能密度
2.2 风的能量与测量
四、风速与风级
五、风向与风频
六、风的测量
2.3 风力资源与风能利用
华北电力大学 2
North China Electric Power University
2.2 风的能量与测量(1): 风能
定义：空气运动产生的动能称为“风能”。设空气密度ρ，速度
为v ，在时间t 内垂直流过截面A ，具有的风能为：
1 2 1 2 1 3
E mv Avtv Atv (1)
2 2 2
单位时间内垂直流过截面A 的空气拥有的做功能力，称为风能
功率(W) ：
1 3
W Av (2)
2
风能功率与风速的立方成正比，与流动空气密度和垂直流过的
投影面积成正比。
华北电力大学
3
North China Electric Power University
2.2 风的能量与测量(2): 风能密度
• 定义：流动空气在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，
2
风能密度(W/m )是评价风场优越性的一个重要参数。
E 1 3
v (3)
At 2
平均风能密度：一定时间周期（如一年或一月）内风能密度的
平均值，将(3)式在T 时间段内先积分后平均：
1 T 1 3
T 0 2v dt (4)
• ρ值的大小随气压、气温和湿度等大气条件的变化而变化。在
3
海拔高度500m 以下，ρ取1.225kg/m ，若海拔超过500m，须考
虑空气密度的变化：
0.00012
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