1.平均风速
风速：单位时间内空气在水平方向上移动的距离。 风速随时间和空间的变化是随机的。
平均风速 V 1 t2 V (t)dt
t 2 t1 t1
2.风廓线—平均风速随高度变化
➢对数律分布：
V (Z ) ln( Z / Z0 ) V (Zr ) ln( Zr / Z0 )
V(Z) Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 Zo 地表面粗糙长度
一般在离地面300～500m高度， 风速才趋于常数。
同样的风轮直径，α越小，上下 风速差越小，对机组载荷越有利。
3.年平均风速分布—长期风速变化
年平均风速 Va：ve 以年为单位的平均值，多年测 量取均值。
年平均风速分布：一年内不同风速累积小时数。 ➢ 威布尔分布： PW (V ) 1 exp[(V / C)k ]
1 2
m
( )(
j 1
3 j
)t
j
— DW—E 风能密度， （W •；h）/m2 m——风速区间数目；
——空气密度， ；kg/m3
—v— j3 第j记录的风速（m/s）值的立方； —t—j 某扇区或全方位第j个风速区间的风速 发生时间，h。
4.风功率密度等级表
2.风廓线—平均风速随高度变化
➢指数律分布：
IEC 61400:
V (Z ) ( Z ) V (Zr ) Zr V(Z) Z高度处风速 Z 距地面高度 Zr 参考高度 α 风切变指数
2.风廓线—平均风速随高度变化
我国建筑结构载荷规范中将地貌分 为A、B、C、D四类： A类：近海平面、海岸、沙漠α ＝0.12 B类：田野、乡村、丘陵、大城 市郊区 α＝0.16 C类：有密集建筑群的城市市区 α＝0.20 D类：密集建筑群且建筑物较高 的城市市区 α＝0.30
风资源基础知识
2009.6.4
概要
一.风的形成 二.风资源基础知识 三.风能利用
一.风的形成
太阳辐射造成地球表明受热不均，引 起大气层压力分布不均，在不均压力作 用下，空气沿地球表面的运动就形成风。
大气运动尺度 大尺度——风能利用 中尺度——微观选址 微尺度——风载荷
1.大气环流
全球范围内空气沿一密闭轨迹的运动，是太阳辐射和
5.极端风速
极端风速：较长时间内（1年或50年） 可能出现的最大风速（3s平均值或 10min平均值）。
概率问题。 例： 设计等级为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)。
5.极端风速
参考风速：用于确定风力发电机组设计 等级的基本极端风速参数。
➢概率密度曲线
pW
(V
)
k C
(V C
)k 1
exp[ (V
/
C)k
]
3.年平均风速分布—长期风速变化
3.年平均风速分布—长期风速变化
4.湍流—短期风速变化
4.湍流—短期风速变化
➢湍流：10分钟内风速的随机变化。
➢湍流强度： I /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
如：机组设计等级为III类，对应参考风 速为37.5m/s（10min平均值），亦即， 轮毂高度承受的50年一遇极端风速 （10min平均值）应小于或等于 37.5m/s。
6.风向玫瑰图
三.风能利用
1.风能的特点 2.风功率密度 3.风能密度 4.风功率密度等级表 5.中国有效风功率密度分布图
1.风能的特点
➢ 瑞利分布： PR (V ) 1 exp[ (V / 2Vave )2 ]
（瑞利分布为威布尔分布在k＝2时的特例）
3.年平均风速分布—长期风速变化
➢威布尔分布——累积分布曲线
PW (V ) 1 exp[(V / C)k ]
式中： k－形状参数（shape parameter） C－尺度参数(：以昼夜为周期改变盛行风向的风。
谷风：白天，风由山谷沿山坡向上吹。 山风：夜间，风由山顶沿山坡向下吹。
二.风资源基础知识
1.平均风速 2.风廓线—平均风速随高度变化 3.年平均风速分布—长期风速变化 4.湍流—短期风速变化 5.极端风速 6.风向玫瑰图
1.平均风速
风速时间历程曲线
风能实质上是太阳能的转化形式。 风能是一种无污染的可在生能源，取之不尽， 用之不竭，分布广泛。 风能的利用将改变人类长期依赖化石燃料和 核燃料的局面。
科学家预计：21世纪的最主要能源将是核能、太 阳能、风能、地热能、海洋能、氢能和可燃冰。
2.风功率密度
风功率密度：与风向垂直的单位面积中风所具有
的功率。
v DWP
1 2n
n i 1
( )(
3)
i
式中：
— DW—P 平均风功率密度， ；W/m2 n——在设定时段内的记录数；
— —空气密度， ；kg/m3
— vi3 —第i记录的风速（m/s）值的立方。
3.风能密度
风能密度：在设定时段与风向垂直的单位面积中 风所具有的能量。
式中：
v DWE
地球自转作用下造成的一种大尺度运动。
2.局地环流
季风：以半年为周期改变盛行风向的风。
夏季风：陆地温度高于海洋，陆地气压低于 海洋，风从海洋吹向陆地。
冬季风：相反。
2.局地环流
海陆风：以昼夜为周期改变盛行风向的风。
海风：在低层，白天风由海面吹向陆地，称之 海风。
陆风：在低层，夜间风由陆地吹向海面，称之 陆风。 在高层，则相反——形成海陆风环流。