风资源评估中风速分布方法研究

论文摘要

随着能源危机的出现和环境的日益恶化,被称为绿色清洁能源的风能越来越受到世界各国的广泛重视。风能就是空气流动所产生的动能,取之不尽,用之不竭。合理利用风能,既可以减少环境污染,又可减轻能源短缺所造成的压力。本文针对我国大型风电场建设起步较晚,没有针对我国实际地形和行业标准研发的评估软件,加之我国的气候条件和地理环境与欧美存在巨大差异;简单照搬国外的软件又不能达到理想的目标,这给风电场的选址和规划方面带来很多困难,严重制约我国风电事业的发展,为此作者进行了风资源评估方法的研究。本文介绍了有关风资源评估的基本概念,风的变化和风速的统计特性。从风电场实际测风的角度出发,对风资源测量站址的选择方法、测量参数进行分析研究。在风电场一年实测风数据的基础上,本文运用R2V矢量化所研究区域的地形图,采用地理空间因子的多元回归法进行风资源模拟,用SURFER8.0软件将模拟后的数值插值到栅格,采用克里格(Kriging)插值方法将各测风塔的残差Xg插值到同比例栅格中,实现残差订正,最终实现风速分布图的绘制。并且作者通过国际流行的风资源分析处理软件WAsP软件对新方法的准确度进行了验证,得到了如下结论:(1)新方法模拟的风速分布与风资源分析处理软件WAsP模拟的风速分布趋势基本一致;(2)新方法的计算结果与丹麦Risφ国家实验室开发出来的风资源分析处理软件WAsP计算结果的偏差在0.04以内;(3)本文提出的风资源评估的新方法和相关理论分析及应用技术能够指导当前的风电场的选址工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 研究进展
• 1.3 本文的研究目的和主要内容
• 第二章 风资源综述
• 2.1 风的形成
• 2.2 我国风资源的分布
• 2.3 风能资源评估参数
• 2.3.1 风速
• 2.3.1.1 风速的测量
• 2.3.2 风向
• 2.3.2.1 风向的测量
• 2.3.2.2 风向的表示
• 2.3.3 风能
• 2.3.4 风功率
• 2.3.5 风功率密度
• 2.3.6 有效风能密度
• 2.4 影响风速的主要因素
• 2.4.1 垂直高度影响
• 2.4.2 地形地貌影响
• 2.4.3 地理位置影响
• 2.4.4 障碍物影响
• 2.5 风速分布模型
• 2.5.1 风速的瑞利分布模型
• 2.5.2 风速的威布尔分布模型
• 2.6 测风塔位置选择和传感器安装
• 2.6.1 测风塔位置选择
• 2.6.2 传感器安装
• 2.7 测风数据处理
• 2.7.1 测量数据完整性检验
• 2.7.2 数据和理性检验
• 第三章 风资源统计测量
• 3.1 数据来源
• 3.2 研究区域概况
• 3.3 测风概况
• 3.3.1 测风塔基本情况
• 3.3.2 测风数据验证
• 3.3.3 测风年风速统计
• 第四章 风资源评估中风速分布方法研究
• 4.1 风能资源评估
• 4.2 工具软件介绍
• 4.2.1 地形图矢量化软件R2V04 介绍
• 4.2.2 统计分析软件SPSS13.0 介绍
• 4.2.3 等值线绘图软件SURFER8.0 介绍
• 4.2.4 风电场风能分析计算软件WAsP9.0 介绍
• 4.3 风速分布方法研究
• 4.4 风速分布图的确定
• 4.4.1 地形图失量化
• 4.4.2 风资源多元回归模拟
• 4.4.3 年平均风速分布图建立
• 4.5 用 WASP 软件验证模拟结果
• 4.5.1 启动WAsP
• 4.5.2 导入地形图文件
• 4.5.3 气象数据导入WAsP
• 4.5.4 生成年平均风速分布图
• 4.6 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ测风数据
• 在读期间取得的科研成果