风能资源分析和评估74页PPT

三、风的形成
3、大气环流 在地球上由于地球表面受热不均，引起大气层中空气压力不均衡，因
此形成地面与高空的大气环流。这种环流在地球自转偏向力的作用下，形 成了赤道到纬度30°N环流圈（哈德来环流）、纬度30°~60°N环流圈和 纬度60°~90°N环流圈，这便是著名的“三圈环流” 。
三、风的形成
1）纬度30°N环流圈 在赤道附近，空气受热膨胀上升，造成赤道上空气压升高，空气向极
高纬度地区，太阳高度角小，日照时间短，太阳辐射强度小，地面和 大气接受热量少，温度低。
2、地转偏向力 地球自转使空气运动发生偏向
力，这种力称为“地转偏向力”。 在赤道附近，地转偏向力为零，随 着纬度的增加而增大，在极地达到 最大。
在这种力的作用下， 北半球气流向右偏转， 南半球气流向左偏转。
三、风的形成
3、空气的密度随海拔的升高而减小。
虽然海拔高出风比较大，但是由于空气密度小，风能量并不大。
二、风的特点
2）平流层 从对流层顶到约50km的大气层为平
流层。在平流层下层，即30—35knl以下， 温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定， 所以又称同温层。在30—35km以上，温度 随高度升高而升高。
主要内容
1 风的形成 2 风的特征及测量 3 风资源测量与评估
任务1 风的形成
1 新能源介绍 2 风的特点 3 风的形成
一、新能源介绍
常规能源—— 指技术成熟且已被大规模利用的能源，如煤炭、石油、天然气以
及大中型水电 都被看作常规能源。
新 能 源—— 指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。
相对于传统能源，新能源具有污染少、储量大，前景广阔的特点。
从80km到约500km称为热层。这一 层温度随高度增加而迅速增加，层内温 度很高，昼夜变化很大，热层下部尚有 少量的水分存在，因此偶尔会出现银白 并微带青色的夜光云。

（1）分析鄱阳湖北部风 能丰富的原因。（4分）
参考答案:
答题角度
位于我国东部季风区，季风盛行
——大范围的盛行风
湖、陆热力性质差异明显，多湖陆风
局地的风
东西两侧为山地，中部为湖盆，多山谷风
水域狭长，狭管效应明显
——狭管效应
湖面摩擦力小
——摩檫力
调运课本知识
大气的水平运动（必修1 P43--44）
天气系统
风电的优点是蕴藏量大、 可再生、无污染、占地 少
阅读材料，完成下列小题。
材料一 江西省风能资源 主要富集于鄱阳湖区域，特 别是鄱阳湖北部约70千米长 的湖道两侧，该区域为江西 最具开发前景的风电场所。 江西省规划到2020年风电总 装机容量将达到98.7万千瓦。
材料二 鄱阳湖地区主要 风电场分布图。
材料一 江西省风能资源主要富集于鄱 阳湖区域，特别是鄱阳湖北部约70千米 长的湖道两侧，该区域为江西最具开发 前景的风电场所。江西省规划到2020年 风电总装机容量将达到98.7万千瓦。
材料二 鄱阳湖地区主要风电场分布图。 材料三 鄱阳湖为我国重要的鸟类栖息 地，其湖面和周边的湖滩基本已经纳入 自然保护区的范畴。
生态环境可以从哪些方面着手？
空气 、水 、土壤 、植物 、 动物、岩石矿物 ……
参考答案： （3）有利：风电清洁可再生，风能部分代替矿物能源，可减少污染物排放， 减轻环境污染；减少碳排放，减轻气候变暖。 不利：破坏湿地；危及鸟类生存；减少生物多样性；破坏自然景观等
归纳总结
风能开发条件评价
风能丰富与稳定程度
大 小 因 素
6个风带
大 尺
季风环流 度
中
小
尺
尺
度
度

例如： 设计等级为IEC III类的机组，就是在50年内，50年（N） 一遇极端风速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。
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一、风资源评估基础知识
风向、风能玫瑰图
风向玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各种 风向出现的频率。因图形与玫瑰花朵相似，故名取名玫瑰 图。
风能玫瑰图---在极坐标图上绘出给定地在一年中各方 向风能值的统计图。
I 湍流强度： / V
式中： σ－风速相对于10min平均风速的标准方差 V－10min平均风速 湍流产生原因主要有两个： 1.当空气流动时，由于地形地貌差异（例如山峰、森林） 造成的与地表的“摩擦”； 2.由于空气密度差异和气温变化的热效应导致空气气团 垂直运动。
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一、风资源评估基础知识
极端风速 ➢ 较长时间内给定取样时间下风速的最大值。 ➢ 风电行业表征极端风速的方式有最大风速和极大风速两种。 ➢ 最大风速---给定时段内的10分钟平均风速的最大值。 ➢ 极大风速---给定时段内的瞬时（一般取3s均值）风速的 最大值。 ➢ 风电行业通常所说的50年一遇极端风速是基于历史统计数 据得出的一个统计数值，这其中引入了概率的概念。
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三、宏观与微观选址
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。
寻找备选场址的途径：已建风电场周围；向专 业部门或专业人员咨询；国家风能资源分布图……
对较小范围（如一个省或是市县），我们就需 要借助地形地貌特征（例如走向和主风向平行的隘 口和峡谷）来进行场址的选取了。当然我们也可以 利用CFD工具来进行模拟。
1.风电机组等级应高于或等于风电场等级； 2.尽量选用单机容量较大的机组； 3.尽量选用较大的叶轮直径； 4.陆上风机应选择较高的塔架，海上则相反。

风电极不稳定，配建热电站等可以调节、控制，以使电网 输电平稳
不足
风力间歇性 风速不稳定性
问题
输电稳定性差
措施
补充其他电站
材料一 内蒙古灰腾梁百万千瓦级风力发电基地，是亚洲最大的 风电场。近年来，在风机处于正常情况下，却出现部分风机暂停 发电的“弃风限电”现象。
材料二 河西走廊有“风电走廊”之称，2008年8月，甘肃酒泉 千万千瓦级风电基地建设全面启动，但由于现有电网输配能力不 足等原因，部分风电场的风机无奈暂停，“弃风”现象严重。目 前，河西走廊的风电发展还存在大量中小风电企业盲目开发，电 力质量难达标准，市场距离远等问题，严重制约了该地区风电产 业的发展。
考点：风能资源分布
风能资源开发条件
真题再现
2016年
阅读图文材料，完成下列要求。 为建设生态文明，我国大力开发风能等清洁能 源。风电建设成本高于煤电、水电。2009年5 月，甘肃酒泉有“陆上三峡”之称的1000万千 瓦级风电基地建设项目获国家批准，其中的 80%集中在被称为“世界风库”的瓜州县。下 图示意瓜州等地年大风（≥8级）日数。
大气运动
教材 必修三
自然资源综合开发利用 资源的跨区域调配
选修六
自然资源的利用和保护
明确考向
评价影响意义
论证开发条件
04
03
02
01
探究丰富成因
描述分布特征
描述分布特征 我国风能资源分布图
三北地区、东部沿海
海拔较高地区 （4000米以上)
内陆局部 （湖泊、特殊地形）
我国风 能资源 总体分 布不均
云贵川、甘陕南部等地
塔里木盆地 四川盆地、西双版纳 风能最小
探究丰富成因
地形状况

风能资源评估案例
评估方法：风洞实验、数值模拟、现场观测 评估内容：风速、风向、湍流强度、空气密度等 评估流程：数据采集、数据处理、数据分析、评估报告 评估案例：某风电场风能资源评估实例
风能资源评估实践
风能资源评估实践流程
数据收集：收集风能资源相关数据，包括风速、风向、风能密度等。
数据分析：对收集的数据进行统计分析，确定风能资源的分布和特点。 评估方法：采用适当的方法对风能资源进行评估，如风能资源地图、风 能资源评估软件等。 评估结果：根据评估结果，确定风能资源的开发潜力和利用价值。
风能资源评估技术
风能资源测量技术
风速测量：使用 风速计测量风速， 是风能资源评估 的基础。
风向测量：使用 风向标测量风向， 对于评估风能资 源的方向性非常 重要。
空气密度测量： 使用空气密度计 测量空气密度， 是计算风能资源 潜力的必要参数。
温度和湿度测量： 使用温度计和湿 度计测量温度和 湿度，对于评估 风能资源的可用 性非常重要。
风能资源评估 结果为风电场 选址提供依据
根据评估结果 制定风电场运
行计划
评估结果有助 于优化风电场
设备配置
风能资源评估 结果为风电场 经济效益分析 提供数据支持
风能资源评估结果在风电场经济效益分析中的应用
风能资源评估结果为风电场选址提供依据 评估结果可用于风电场发电量预测和发电计划制定 评估结果有助于风电场投资决策和经济效益分析 评估结果为风电场运营管理提供参考和指导
风能资源评估发展趋势和展望
风能资源评估技术的发展趋势
智能化评估：利用大数据和人工智能技术，实现风能资源的智能化评估，提高评估效率和准确性。
精细化评估：随着观测技术的进步，风能资源评估将从宏观层面逐步向精细化层面发展，实现对 风能资源的更精确掌握。

观测次数。在气象科学技术中，除约定者外，一般所说的风速，意味着 是平均风速，如地面观测中的正点风速，实际上是正点前10分钟的平均 风速。 （2）瞬时风速，指无限小时段内的风速值。它仅能给出关于风的近似的概 念，而且由于感应器的惯性，风速的瞬时值只能近似地测量。 （3）最大风速，指在给定的时间段或某个期间里面，平均风速中的最大值。
右图为气流流过单位面积截面时的功率随风速 变 化 情 况 。 在 风 速 为 8m/s 时 ， 风 功 率 密 度 为 314W/m2 ； 在 风 速 为 16m/s 时 ， 风 功 率 密 度 为 2509W/m2。
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风的描述
4.风向
风向: 风的来向 表示方法:
− 方位表示法(16个方位) − 度数表示法(0°～360°)
（4）极大风速，指在给定的时间段内，瞬时风速的最大值。
4
风的描述 1.风速 国际上大多数国家采用的风速数据主 要是10分钟平均数据，如果风速的平 均周期不一致，相应的风速结果也会 不同。 风速的分布。目前比较常用的分析统 计风速分布特点的方法是将风速值离 散化，把不同风速值划分到相应的风 速段（bin），然后分析在测风时间 内不同风速段出现的频率，从而判断 风资源状况。测风时间通常取1年。 风资源评估一般采用weibull分布来 描述风资源分布情况。但需要注意 weibull拟合与实测数值差别较大的 情况。
风速随高度增加而增大的趋势变化曲 线称为风廓线，其变化规律称为风切 变规律。
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风的描述
5.粗糙度和风切变
地面粗糙度的情况对风资源的分布情况有重要 影响，特别是对测风地点的选择和机组微观选 址有重要意义，在必要时应绘制测风点或机位 周围的粗糙度玫瑰图。
风切变对于风电机组的设计非常重要，例如， 一台风力发电机的轮毂高度为40m，叶轮直径 为40m，则叶轮扫风面最上端（60m高度）的风 速可达9.3m/s，最下端（20m高度）的风速为 7.7m/s，这就意味着叶轮扫风面承受巨大的压 力差。

✓ 微观选址
在宏观选址中选定的小区域中确定如何布置风力机，使整个风电 场具有较好的经济效益
➢ 一般，风电场选址需要两年时间，国内外的经验教训表明，由于风 电场选址的失误造成发电量损失和增加维修费用将远远大于对场址 进行详细调查的费用。因此，风电场选址对于风电场的建设是至关 重要的。
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
✓ 环境影响评估 有利方面：风电场对减轻环境污染、改善当地能源结构以及保护 生态环境等方面所产生的社会效益和环境效益
不利方面：影响附近地区的景观，对鸟类及其它动物生活的干扰， 以及风力发电机组所产生的噪声污染和电磁干扰影响等
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
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第三章 风资源评估
风功率密度
华北电力大学
风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》
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第三章 风资源评估
✓ 如果某地区的年平均风速是已知的，可以知道年风功率密度。更准确
一点，已知一年内每小时的平均速度Ui，得到以小时平均的年平均风
功率密度
P/ A12rU3Ke
U ——年平均风速
Ke——能量形式因子，
Ke
1
3
N
Ui3
NU i1
➢ 测风应该在空旷地进行，尽量远离高大树木和建筑物，在选择位置 时要充分考虑地形和障碍物的影响.
➢ 如果测风塔必须安装在障碍物附近，则在盛行风的下风向与障碍物 的水平距离应不少于该障碍物高度的10倍处安装
➢ 如果测风塔必须设立在树木密集的地方，则至少高出树木顶端10米
✓ 每个风电场场址只需按一套气压和温度传感器，其塔上安装高度为2-3 米
➢ 功率×时间能量
✓ 机械能可以是势能或动能 ✓ 一个举起的物体具有势能；由于物体的高度和运动速度，释放后势能

风资源评估的方法和工具
计算模型
测风塔和传感器
利用风资源评估软件，预测风速、风向等参
通过建设测量站点，安装风速、风向、气象
数，模拟风能产生的潜力。
等传感器计分析
遥感技术
利用统计方法，分析长期观测数据，推断风
利用卫星、无人机等遥感技术，获取广域的
能的概率分布和可靠性，评估风资源的可利
和经济性。
结论和展望
风资源评估是可再生能源领域的重要工作，通过科学、准确的评估，能够推
动风能利用的发展，为人类的可持续发展做出贡献。未来，我们还需要不断
改进评估方法和工具，提高评估的精度和可靠性。
《风资源评估》PPT课件
本课件将深入介绍风资源评估的定义、背景和应用领域，以及方法、工具、
关键指标和数据收集等重要内容。通过案例研究和实践经验，展示风资源评
估的价值和潜力。
风资源评估的定义和背景
风资源评估是指对特定地区的风能资源进行调查、测量和分析，以确定其潜
在的风能利用能力。评估风资源是开展可再生能源项目的重要前提和基础。
风资源评估案例研究和实践经验
1
案例一：沿海风能资源评估
利用测风塔数据和数值模拟，评估沿
案例二：山区风能资源评估
2
海地区风能资源，为建设海上风电场
3
案例三：风能预测技术应用
提供依据。
通过遥感技术和地形分析，评估山区
地区风能资源，指导山地风电项目的
规划和选择。
结合气象数据和计算模型，开展风能
预测研究，提高风电场的发电可靠性
风资源评估的重要性和应用领域
1
推动可再生能源发展 ️
风能是一种清洁、环保的可再生能源，通过准确评估风资源，可以推动风能发电项目的

2020529在日华人教授设计海上风力发电基站投入运营中山科协论坛聚焦风力发电面临的机遇与挑战abb获得10亿美元订单参与最大的海上风电并网项目海上风力发电在未来30年内将会得到大力发展中国计划在距离海岸大约30英里的地方大规模建造水上风力发电站这些发电站可能建在巨大的浮体上也可能深入水下120英尺建在大陆架上
.
7
最早商业化的风力发电机
.
8
风能的利用
• 风力提水 • 风力发电 • 风帆助航 • 风力制热
.
9
• 风力发电 1.水平轴风力发电机
2020/5/28
.
10
• 2.垂直轴风力发电机
2020/5/28
.
11
海上风能
• 随着风力发电的发展，陆地上的风机总 数已经趋于饱和，海上风力发电场将成为未 来发展的重点。海上发电是国际风力发电产 业发展的新领域，是“方向中的方向”。
……
2020/5/28
.
15
未来前景
•
海上风力发电在未来30年内将会得到
大力发展，中国计划在距离海岸大约30英
里的地方大规模建造水上风力发电站，这
些发电站可能建在巨大的浮体上，也可能
深入水下120英尺建在大陆架上。
•
鉴于海面上风力通常比地面上大，因
此海上风力发电更具有发展前景。未来20
年内海上风力发电量将能够达到750亿瓦，
.
4
风能的历史
（1）风力提水、灌溉、磨面、舂米 （2）用风帆推动船舶前进。 （3）“乘风破浪会有时，直挂云帆济沧海” （4）宋代更是我国应用风车的全盛时代，当
时流行的垂直轴风车，一直沿用至今。
.
5
在国外： •公元前2世纪，古波斯人就利用垂直轴风车 碾米。 •10世纪伊斯兰人用风车提水， •11世纪风车在中东已获得广泛的应用。 •13世纪风车传至欧洲， •14世纪已成为欧洲不可缺少的原动机。

You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
风与风能
地球上任何地方都在吸收太阳的热量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于
是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下ห้องสมุดไป่ตู้，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。而且由于地球自转、
公转的力量及地形之不同也更加强风力和风向之变化多端。
风能是太阳能转换的一种形式，是一种重要的自然资源。据有关专家估计，全球一年中约为1.4×1016千瓦时
风 1)蕴量巨大；2)可以再生；3)分布广泛；4)没有污染。 能 三大弱点 ： 特 1)密度低：由于风能来源于空气的流动，而空气的密度是很小的， 点 因此风力的能量密度也很小，只有水力的1/1000。
2）不稳定：由于气流瞬息万变，因此风的脉动、日变化、季变化 以至年际的变化都十分明显，波动很大，极不稳定。
3）地区差异大：由于地理位置和地形的影响，风力的地区差异非 常明显。即使在一个邻近的区域，有利地形下的风力，往往是不
利地形下的几倍甚至几十倍。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
电力能力，相当于目前全世界每年所燃烧能量的3000倍。可利用的风能比地球上可开发利用的水能总量还要大10
倍。
我国风能利用
四大优点：
我国利用风能已有悠久的历史，古代甲骨文字中就有“帆”字存在， 1800年前东汉刘熙著作里有“随风张幔曰帆”的叙述，说明我国是利用 风能最早的国家之一。1637年明崇祯十年<天工开物>书里有“扬郡以风 帆数页，俟风转车，风息则止”的记载，表明在明代以前，我国劳动人 民就会制作将风力的直线运动转变为风轮旋转运动的风车，在风能利用 上前进了一大步。