单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,风力发电,第一章 风及风能资源,第一节 风的形成,一、大气环流,风的形成是空气流动的结果。,空气流动的原因：,气压梯度力：,地球绕太阳运转，由于日地距离和方位不同，地球上各纬度所接受的太阳辐射强度也就各异，赤道和低纬度地区比极地和高纬度地区太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多，因而温度高，这种温差形成了南北间的气压梯度，在等压面向北倾斜，空气向北流动。,地转偏向力或科氏力,：,由于地球自转形成的地转偏向力,在此力的作用下，在北半球，气流向右偏转，在南半球，气流向左偏转。地转偏向力在赤道为零，,随着纬度的增高而增大，在极地,达到最大。,三圈环流：,如图 11 所示,海陆热力差异引起的季风示意图,地球上的风带,侵入中国的寒潮和台风路径图,第一章 风及风能资源,第一节 风的形成,秋季,（911 月），,蒙古高压又开始活跃起来，冬季风来的迅速，且维持稳定。三北地区秋季已确立了冬季风的形势。各地多为稳定的偏北风，风速开始增大。,（二）东南沿海及其岛屿风能资源丰富区,其形成的天气气候背景与三北地区基本相同：,冬春季,，冷空气南下到达时，出于受台湾海峡狭管效应的结果使风速增大，因此是风能资源最佳的地区。,夏秋季,，均受到热带气旋的影响,(三)内陆风能资源丰富地区,湖泊山地因素，高原海拔地区,第一章 风及风能资源,第二节 风的测量,风的测量包括,风向,和,风速,的测量,一、风向测量,（一）风向标,风向标,是测量风向最通用的装置，有单翼型、双翼型和流线型等,风向标一般是由：尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴四部分组成的首尾不对称的平衡装置。(如图示),风向杆的安装方位指向正南，,风速仪（风速和风向）一般安装在,离地10m 的高度上。,尾翼,指向杆,旋转主轴,平衡锤,旋转风速表 压力风速表,第一章 风及风能资源,第二节 风的测量,2 风速表示,各国表示风速单位的方法不尽相同，如用 m/s、n mile/h、mile/h、k mile/h、f t/s等。,各种单位间的换算见表12（P26）,各国基本都以 10m 高度处为观测基准,我国气象站观测时有,三种风速,，一日4 次定时 2min,平均风速、自记 10min平均风速和瞬时风速。,风能资源计算时，都用自记 10min 平均风速。,第一章 风及风能资源,第二节 风的测量,三、风速与风级,（一）估计风力：,表 13 蒲福风力等级表,（二）风速与风级的数字关系（P28）,四、风速变化特性,（一）风速年变化,（二）风速日变化,五、风速随高度变化,高度处风速（m/s)；,Z1高度处风速（m/s)；,为风速随高度变化系数,（风切变指数）。,风速随高度变化系数,第一章 风及风能资源,第三节风能资源的计算及其分布,一、中国风能资源总储量的估计,绪论已作介绍:,中国陆地风能可开发量约,253GW（2.53亿kw）,，,海上风能资源更大，估计可开发量在,750GW（7.5亿kw）,左右，,两者总计约1000GW,二、风能的计算,（一）风能公式,计算风能的大小也就是计算气流所具有的动能,风功率：,在单位时间内流过垂直于风速截面积A(m2)的风能，,即,风功率,为:,第一章 风及风能资源,第二节 风的测量,风功率密度：,气流在单位时间内垂直通过单位截面积的风能,风功率密度公式,：单位：W/m2,风能的计算,是根据风的统计特性，综合诸多因素获得的:,1）空气密度,2）风速的统计特性,在风能利用中，反映风的统计特性的一个重要形式是风速的频率分布，根据长期观察的结果表明，年度风速频率分布曲线最有代表性。为此，应该具有风速的连续记录，并且资料的长度至少有三年以上的观测记录，一般要求能达到 510 年。,第一章 风及风能资源,第二节 风的测量,3）平均风功率密度,4）有效风功率密度,在有效风速范围（风力发电机组切入风速到切出风速之间的范围）内的风功率密度。,根据式平均风功率密度计算式可以进一步计算有效风功率密度。,5）风能可利用时间,在风速概率分布确定以后，还可以计算风能的可利用时间。,第四章风力发电系统的构成及运行分析,第一节独立运行的风力发电系统,三、风能资源分布,全国有效风能功率密度和可利用小时数图,具有如下几个特点：,（一）大气环流对风能分布的影响,东南沿海及东海、南海诸岛、台湾、海南,三北地区,云、贵、川、甘南、陕南、豫西、鄂西和湘西风能较小,（二）海陆和水体对风能分布的影响,（三）地形对风能分布的影响,地形影响风速，可分山脉、海拔高度和中小地形等几个方面。,