全国风能资源评价技术规定

全国风能资源评价技术规定

风能的存储技术,风能技术期末试卷,认识风能及风力发电技术　　第一条 风能资源评价主要是以现有气象台站的测风数据为基础，通过整理、分析，对全国风能 资源的大小和分布进行评价。 第二条 为了统一全国风能资源评价的原则、内容、深度和技术要求，在总结风能资源研究成果 的基础上，参考国内、外有关标准和规范，制定《风能资源评价技术规定》（以下简称本规定）。 第三条 本规定用于指导开展风能资源评价工作。 第二章 基础资料收集

　　风能的存储技术,风能技术期末试卷,认识风能及风力发电技术第四条 气象台站资料 一、收集国家基准气象站、国家基本气象站和一般气象站基本信息，包括气象台站所属省名、站 名、区站号、经度、纬度、海拔高度、建站时间、台站周围环境变化情况（包括台站变迁情况）、观 测仪器（包括仪器变更）情况。 二、收集各气象台站 1971～2000 年历年年最大风速、年极大风速、年极端最高温度、年极端最低 温度、年沙尘暴日数、年雷暴日数。 三、收集各气象台站 1971～2000 年历年逐月平均风速、平均气温、平均气压、平均水汽压。 四、收集各气象台站 1991～1995 年逐日日平均风速、气温、气压、水汽压。 五、收集各气象台站“代表年”逐时风速、风向观测记录。 六、“代表年”确定方法：根据全国地面气象资料 1971～2000 年整编成果，选择年平均风速等于 定义为平均风速年； 选择年平均风速等于或接近 30 年年平均风速 或接近 30 年年平均风速 V 30 的年份，

　　最大值 V max 的年份，定义为最大值年；选择年平均风速等于或接近 30 年年平均风速最小值 V min 的年 份，定义为最小值年。若存在多个年平均风速等于或接近 V 30 （或 V max 、 V min ）的年份，则选择最靠 近 2000 年的年份，下同。上述三个年份统称为“代表年”，即年平均风速分别等于或接近 V 30 、V max 、

　　第五条 其它观测资料 一、收集已建自动气象站资料，内容参照本规定第四条。 二、收集已建、待建风电场基本信息及前期工作中的测风资料。 三、收集海洋站、船舶、浮标等的测风资料。 四、收集相关科学（考察）试验的测风资料。 第六条 补充资料

　　一、对无测风资料区域，从气候学、农谚、前期气候调查、实地调研等方面出发，收集有关风能 资源情况的材料。重点区域包括山区、存在峡谷效应的山谷、风口、沿海岛屿等。 二、加密观测：根据风能资源评估深度的要求，在地形复杂、站点覆盖率低的地区设点，进行补 充观测。设点密度、观测高度等要求参照《风电场风能资源测量方法》（国家标准 GB/T 18709-2002） 执行。 第三章 数据处理

　　第七条 风能资源参数计算 一、评估风能资源所需的参数包括： 1 各代表年年平均风速、年风向频率、年平均风功率密度、各月平均风速、各月风向频率、各月 平均风功率密度；

　　2 三个代表年整体年平均风速、 年风向频率、 年平均风功率密度、 各月平均风速、 各月风向频率、 各月平均风功率密度； 3 各代表年年平均风能方向频率、风速频率、有效小时数、威布尔分布参数； 4 三个代表年整体年平均风能方向频率、风速频率、有效小时数、威布尔分布参数； 5 各测站湍流强度； 6 各测站 50 年一遇最大风速。 二、风能资源参数计算方法如下： 1 如果测站有风自记观测，风能资源参数按照以下方法计算 ⑴ 平均风速( V E )：在风能资源评估中，平均风速按下式计算：

　　⑵ 风向频率：根据风向观测资料，按 16 个方位统计观测时段内（年、月）各风向出现的小时数， 除以总的观测小时数即为各风向频率。 ⑶ 风能方向频率（F）：根据风速、风向逐时观测资料，按不同方位（16 个方位）统计计算各方 位具有的能量，其与总能量之比作为该方位的风能频率。例如，按下式计算年风能方向频率：

　　⑷ 风速频率：以 1m/s 为一个风速区间，统计代表年测风序列中每个风速区间内风速出现的频率。 每个风速区间的数字代表中间值，如 5m/s 风速区间为 4.6m/s 到 5.5m/s。 ⑸ 有效小时数：统计出代表年测风序列中风速在 3—25m/s 之间的累计小时数。 ⑹ 年平均风功率密度（ DWP ）：年平均风功率密度按下式计算：

　　平均风功率密度的计算应是设定时段内逐小时风功率密度的平均值，不可用年平均风速计算年平 均风功率密度。DWP 中的 ρ k 必须是测站各月平均空气密度值，取决于当地月平均气温、月平均气压、月 平均水汽压：

　　P —— 平均大气压（hPa）； e —— 平均水汽压（hPa）； t —— 平均气温（℃）。

　　⑺ 威布尔（Weibull）分布参数 k、c 的估算 建议采用以平均风速和标准差估算 Weibull 两个参数。

　　其中， Γ (1 1 k ) 为伽马函数，可查表求得（见附件 B——伽马函数表），下同。 2 如果测站没有风自记观测，只有 3 次或 4 次定时观测，风能资源参数按照以下方法计算

　　⑴ 平均风速、风向频率按照《全国地面气候资料统计方法》进行计算，或从《全国地面气候资料 1971-2000 年整编成果》中提取。 ⑵ 威布尔（Weibull）分布参数 k、c 的估算 采用多年年平均风速及年最大风速估算威布尔（Weibull）分布参数 k、c（保留 2 位小数）。

　　k、c——Weibull 分布两个参数。 ⑷ 其他风能资源参数不进行计算。 3 测站湍流强度（I）

　　2 有风速脉动观测记录的测点，计算其环境湍流强度。 I = u ′ U ， u ′ 为脉动风速值（采样时间间

　　若记 1971～2000 年的年最大风速序列为：V1 、V2 、V3 、… V30 ，则 μ 、σ 按 下式计算：

　　第八条 不完整记录的统计处理。 不完整记录处理方法按照《地面气象观测规范》（气象出版社，2003）执行 第九条 高分辨率风能资源模拟计算（选项）

　　一、使用模式：区域气候动力模式，模式水平分辨率 10km×10km，垂直方向 200m 以下分为 5 层， 即 200m、150m、100m、70m、40m、10m。 二、 模拟所需资料： 高分辨率地形资料 （分辨率 100m×100m） 1971-2000 年的地理信息数据 。 （地 表覆盖类型、NDVI 指数、地表反照率、地表粗糙度等）以及 1971-2000 年的 NCEP 格点气候背景资料。 地面站气象资料(日平均值)，包括风速、风向、气温、气压、相对湿度、辐射、降水、总云量、低云 量、地温。探空站气象资料(日平均值)，包括标准气压层和特性层风速、风向、气温、位势高度、温 度露点差。 三、高分辨率风能资源模拟计算结果：根据模拟得到逐日的平均风速、平均风功率密度等参数， 并进行可视化处理，给出评价区域年平均风速、年平均风功率密度分布图。 第十条 风能资源分布图 一、年及各月平均风速分布图、色斑图：在本章第七条～第九条所述数据处理的基础上，综合风 能资源调研材料，以行政地形图为底图，绘制年及各月平均风速分布图、色斑图；（平均风速等值线m/s） 二、年平均风功率密度分布图、色斑图：在本章第七条～第九条所述数据处理的基础上，综合风 能资源调研材料，以行政地形图为底图，绘制年及各月平均风功率密度分布图、色斑图。（平均风功 率密度等值线W/m ） 第十一条 风能资源储量估算 一、风能资源总储量

　　其中，n——风功率密度等级数； Si——为年平均风功率密度分布图中各风功率密度等值线间面积；

　　…（根据需要 Pi 以 50 W/m 间隔递增）。 二、风能资源技术开发量 风能资源技术开发量为年平均风功率密度在 150W/m 及以上的区域风能资源储量值×0.785。 第四章 风能资源评价报告编制内容和技术要求

　　第十二条 风能资源评价报告 一、 报告内容包括气候状况综述；整体风能资源评价，即评价区域的整体风能资源状况、局部特 征及其气候成因分析；风能资源储量、技术可开发量；风能资源数据库所涉及到的数据项目等内容。 二、报告格式按照统一格式编写，由封面、封底、说明、正文、图表、附件等部分组成。 1 封面： 标题： ×××（区域名称）风能资源评价报告 报告编制单位 报告编制时间 2 封底： 报告主编、编写组成员、贡献者

　　报告印制时间 报告编写单位 联系方式 其他需要写明的信息 3 说明 气象台站情况：介绍区域内气象台站分布情况、测风资料情况； 气象资料说明：说明用于本报告中风能资源评价选取的各气象台站测风资料情况，如站点 数量、选取的资料年代等； 气象资料处理、计算方法说明：本报告中所用气象资料的处理方法、风能资源参数计算方 面描述； 其他需要说明的事项。 4 正文 前言：简要描述区域内地理环境、地形、地貌、气候特征。 风能资源分布：根据风能资源的计算结果，结合年平均风速分布图、年平均风能密度分布 图，对评价区域风能资源分布进行描述，并进行气候成因分析。分别对平均风功率密度在≤ 50W/m 、50～100 W/m 、100～150 W/m

　　储量：评价区域总面积、评价区域风能资源总储量、评价区域风能资源达到技术可开发的 区域面积（估算）、评价区域风能资源技术可开发量。 总体评价：以风能资源计算结果为依据，适当参考风能资源调研报告，提出可进行风能资 源开发的建议区域，并从面积、地形、地貌、气候成因等方面对其进行描述。

　　5 风能资源图表 图 1 年平均风速分布图（等值线 一月平均风速分布图（等值线 二月平均风速分布图（等值线m/s） …… …… 图 13 十二月平均风速分布图（等值线 年平均风速分布图（色斑图） 图 15 年平均风功率密度分布图（等值线图，等值线 一月平均风功率密度分布图（等值线图，等值线 二月平均风功率密度分布图（等值线图，等值线W/m ） …… …… 图 27 十二月平均风功率密度分布图（等值线图，等值线 年平均风功率密度分布图（色斑图） 图 29 平均有效小时数分布图 表 1： 测站代表年整体平均风向频率（保留 4 位小数×10000，取整）

　　表 2：测站代表年整体平均风能方向频率（保留 4 位小数×10000，取整）

　　表 3：测站代表年整体平均风速频率（保留 4 位小数×10000，取整）

　　表 4： 测站代表年整体平均年平均风速、年平均风功率密度、年平均有效小时数及 50 年一遇最 大风速 站 名 年平均风速 （m/s） 年平均风功率密度 (W/m )

　　表 5： 测站代表年及整体风速 Weibull 分布参数表 省名 站名 站号 年份 大（年份） 平均（年份） 小（年份） 整 …… …… 大（年份） 平均（年份） 小（年份） 整 体 体 Weibull 分 布 形 状因子 k Weibull 分 布 尺度因子 c

　　附件 B 风能资源气候调研评述 从气候学、农谚、前期气候调查、实地调研等方面出发，收集、整理分析本评价区域内无测风资 料区域的风能资源情况（重点如山区、存在峡谷效应的山谷、风口、沿海岛屿等）。 在行政图上勾画出风能资源气候调研得到的风能资源丰富区域的大致范围，估算并标注其面积大 小、风速大小等。 第五章 风能资源数据库内容和技术要求

　　第十三条 数据库内容 一、台站（测点）基本信息 1 测站名、经度、纬度、海拔高度、仪器型号、观测有效时段 2 台站变迁、仪器变更情况 二、气象台站资料 1 1971～2000 年历年年平均资料：年平均气压、年平均气温、年平均水汽压、年最大风速、年 极大风速、年极端最高温度、年极端最低温度、年沙尘暴日数、年雷暴日数 2 1971～2000 年历年逐月资料：月平均风速、月平均气温、月平均气压、月平均水汽压 3 1991～1995 年历年逐日资料：日平均气压、日平均气温、日平均水汽压、日平均风速 4 代表年逐时风速、风向时间序列 三、其它风观测资料 四、风能资源参数 1 代表年整体平均年、月平均风速 2 代表年整体平均年、月风向频率 3 代表年整体平均年风能方向频率 4 代表年整体平均年风速频率

　　5 代表年整体平均年有效小时数 5 代表年（整体）风速 Weibull 分布参数 6 代表年整体年、月平均风功率密度 7 50 年一遇最大风速 五、风能资源评价报告 第十四条 数据格式要求 一、台站（测点）基本信息资料 文件名：XX_basic.xls, XX 为省代码，见表 6，basic 为固定代码 表 6: 文件名命名中省代码参照表

　　文件内容：当前台站（测点）基本信息 文件表示：EXCEL 文件 文件格式：按照表 7 顺序录入。

　　表 7 台站（测点）基本信息 站名 区站号 经度 纬度 海拔高度 （0.1m） 测风仪器 型号 建站时间

　　注：经度用５位数表示，其中第１～３位为度，第３、４位为分，高位不足补 0； 纬度用４位数表示，其中第１、２位为度，第３、４位为分，高位不足补 0； 建站时间用８位数表示，其中第１～４为年份，第５～６位为月份，第７～８位为日，高 位不足补 0。 二、台站变迁、仪器变更情况资料 文件名：XX_change.xls, XX 为省代码见表 6，change 为固定代码 文件内容：台站变迁、仪器变更情况 文件表示：EXCEL 文件 文件格式：按照表 8 顺序录入 表 8 台站变迁、仪器变更情况 站名 区站号 台站变迁情况 测风仪器变更情况

　　三、 历年年平均气象资料 文件名：year_XXnnnnn.dat，其中：year 固定代码，XX 为省代号，见表 6，nnnnn 为区站号 文件内容：1971-2000 年年平均气压、气温、水气压、最大风速、极大风速，年极端最高温度、 年极端最低温度、年沙尘暴日数、年雷暴日数

　　其中，yyyy 为 4 位数表示的年份，ppppp 为年平均气压，ttttt 为年平均气温，eeeee 为年平均水 汽压，sssss 为年最大风速，jjjjj 为年极大风速，max_t 为年极端最高温度，min_t 为年极端最低温 度，d_dus 为年沙尘暴日数，d_thu 为年雷暴日数。每个要素值占 5 位，整型，右对齐，风速、气压、 水汽压、温度等要素值最后 1 位为隐含小数位，要素值之间以空格分隔。

　　四、历年逐月气象资料 文件名：month_XXnnnnn.dat，其中：month 固定代码，XX 为省代号， 见表 6，nnnnn 为区站号 文件内容：1971-2000 年历年逐月平均风速、平均气压、平均气温、平 均水汽压 文件表示：文本文件

　　文件格式：yyyymm└┘sssss└┘ppppp└┘ttttt└┘eeeee 其中，yyyymm 为 4 位数表示的年份及 2 位数表示的月份，sssss 为月平均风速，ppppp 为月平均 气压， ttttt 为月平均气温，eeeee 为月平均水汽压，每个要素值占 5 位，整型，最后 1 位为隐含小 数位，右对齐，要素值之间以空格分隔。 五、 历年逐日气象资料

　　文件名： day_XXnnnnn.dat，其中：day 为固定代码，XX 为省代号，见 表 6，nnnnn 为区站号。 文件内容：1991-1995 年历年逐日平均气压、气温、水汽压、风速 文件表示：文本文件

　　其中，yyyymmdd 为 4 位数表示的年份及 2 位数分别表示的月、日值，sssss 为日平均，ppppp 为 日平均气压， ttttt 为日平均气温，eeeee 为日平均水汽压，每个要素值占 5 位，整型，最后 1 位为 隐含小数位，右对齐，要素值之间以空格分隔。 六、代表年逐时测风资料

　　文件名： hour_XXnnnnnyyyy.dat， 其中， hour 为固定代码， 为省代号， XX 见表 6，nnnnn 为区站号，yyyy 为 4 位表示的年份 文件内容：各代表年逐时风向、风速 文件表示： 文本文件 文件格式：首行：站名└┘经度└┘纬度└┘海拔高度； 以下各行：yyyymmddhh└┘sssss└┘ddddd 其中，yyyymmddhh 为 4 位数表示的年份及 2 位数分别表示的月、日、 时值，sssss 为逐时风速（整型，最后一位为小数位） ，ddddd 为逐时风向（整 型或字符型） ，每个要素值占 5 位，右对齐，要素值之间以空格分隔。

　　七、其他风观测资料 文件名：命名以能体现测点名称为原则， 文件内容和格式：参照本规定第十四条一 ～六。 八、代表年整体平均风速资料 文件名：XX_ave_windspeed.xls，其中 XX 为省代号，见表 6，ave_windspeed 为固定代码 文件内容：代表年整体平均年、月平均风速 文件表示： EXCEL 文件

　　文件格式：站名└┘区站号└┘ws_1└┘…└┘ws_11└┘ws_12└┘ws_year 其中，ws_1 为代表年整体平均 1 月份平均风速（风速保留 1 位小数，下同）； … ws_12 为代表年整体平均 12 月份平均风速； ws_year 为代表年整体平均年平均风速。 九、代表年整体平均风向资料 文件名：XX_direction_MM.xls，其中 XX 为省代号，见表 6, direction 为固定代码， MM 为 2 位 数表示的月份或用 13 表示年平均值 文件内容：代表年整体平均年、月风向频率 文件表示：以 EXCEL 文件表示 文件格式：站名└┘区站号└┘df_N└┘df_NNE└┘ … df_NW└┘df_NNW

　　其中，df_N 为代表年整体月或年平均北风方位的风向频率（保留 4 位小数×10000 取整，下同）； df_N df_NNE … df_NW df_NNW 为从北风方位开始沿顺时针方向排列的各方位风向频率。 十、代表年整体平均年风能方向资料 文件名：XX_windenergy_f.xls，其中 XX 为省代号，见表 6，windenergy 为固定代码 文件内容：代表年整体平均年风能方向频率 文件表示： EXCEL 文件表示 文件格式：站名└┘区站号└┘we_N└┘we_NNE└┘… we_NW└┘we_NNW

　　其中，we_N 为代表年整体年平均北风方位的风能方向频率（保留 4 位小数×10000 取整，下同）； we_N we_NNE … we_NW we_NNW 为从北风方位开始沿顺时针方向排列的各方位风能方向频率。

　　其中，wsf0 为代表年整体风速0.5m/s 的风速出现的频率（保留 4 位小数×10000 取整，下同）； wsf1 为代表年整体 1m/s 风速区间内风速出现的频率； … wsf24 为代表年整体 24m/s 风速区间内风速出现的频率； wsf25 为代表年整体 25m/s 风速区间内风速出现的频率； wsf26 为代表年整体25.5m/s 的风速出现的频率。 十二、 代表年整体平均年有效小时数资料

　　文件名：XX_ehour.xls，其中 XX 为省代号，见表 6，ehour 为固定代码。 文件内容：代表年整体平均年有效小时数 文件表示：EXCEL 文件 文件格式：站名└┘区站号└┘ehour 其中，ehour 为代表年整体平均年有效小时数（整型）。 十三、 代表年（整体）Weibull 资料

　　文件名：XX_windpower.xls，其中 XX 为省代号，见表 6，windpower 为固定代码 文件内容：代表年整体平均年、月风功率密度 文件表示：EXCEL 文件 文件格式：站名└┘区站号└┘wp_1└┘…└┘wp_12└┘wp_year 其中，wp_1 为代表年整体平均 1 月份平均风功率密度（保留 1 位小数，下同）； … wp_12 为代表年整体平均 12 月份平均风功率密度； ws_year 为代表年整体平均年平均风功率密度。 十五、 50 年一遇最大风速资料

　　文件格式：站名└┘区站号└┘ V50 max 其中， V50 max 为该测站 50 年一遇最大风速（保留 1 位小数）。 十六、 风能资源评价报告

　　文件名：XX_报告.doc，其中 XX 为省代号，见表 6 文件内容：风能资源评价报告全文 文件表示：Word 文件。

　　1、季节划分：春（3—5 月）、夏（6—8 月）、秋（9—11 月）、冬（12、1、2 月）。 2、风：空气的流动现象。常指空气相对地面的水平运动，是一个矢量,用风向和风速表示。 3、 风速： 单位时间内空气移动的距离。 通常指单位时间内空气的水平位移， 空气运动速度的取值， 一般有以下两种：瞬时风速，相对于无限小的时段，即某一瞬间的阵风速度；平均风速，相对于有限 时段，通常指 2、10 分钟等的平均情况。

　　4、风向：风的来向为风向，风向观测是用 16 个方位（即 N 北、NNE 北东北、NE 东北、ENE 东东 北、E 东、ESE 东东南、SE 东南、SSE 南东南、S 南、SSW 南西南、SW 西南、WSW 西西南、W 西、WNW 西 西北、 西北、 北西北） 0°—360°数值来表示的(以 360°表示时， NW NNW 或 由北起按顺时针方向度量， 以 0°表示北，23°北东北、45°东北、67°东东北、90°东、113°东东南、135°东南、157°南东 南、180°南、203°南西南、225°西南、248°西西南、270°西、293°西西北、315°西北、338° 北西北)。静风用“C”表示。 5、风能：以速度 V 自由流动的气流每秒钟在面积 A 上获得的能量，即获得的功率 P。它等于面积

　　6、风向频率：一定时段内某一个风向出现的频率与该时段内所出现的各种风向（风速）的总频率 之比的百分率称为某个风向的频率。 7、风向玫瑰图：根据风的观测记录结果，用极坐标表示不同风向相对频率的图解。 8、风能玫瑰图：用极坐标来表示不同方位风能相对大小的图解。 9、有效小时数：某一测点全年测风序列中风速在 3—25m/s 之间的累计小时数。 10、最大风速：特定观测时段内（通常指日、月、季或年）出现的最大风速。气象站最大风速为 2 分钟或 10 分钟平均风速最大值。 11、极大风速：瞬时风速的最大值。 12、重现期为 T 的最大风速：在许多项试验里某一事件重复出现的时间间隔的平均数，也就是平 均的重现间隔期。 P = 1% 时， 当 称重现期为百年一遇，P = 1 T ， 它表示每个年份中出现的可能程度 （概 率）。

　　13、风速分布：用来表示风速概率分布的函数（簇）。 14、威布尔（Weibull） 分布：用于描述风速分布的概率函数，是一个单峰的 2 参数或 3 参数分 布函数簇。风速 v 的威布尔分布概率密度函数表达为：

　　式中 k 为形状参数，是一个无量纲量，c 为尺度因子，单位为 m/s。当 k=1 时为指数分布。当 k 从 1 增大时，则频数曲线慢慢趋于对称。当 k=3.5 时，威布尔分布实际上很接近正态分布。 15、空气密度：单位容积的空气质量，单位是 kg·m-3。空气密度随海拔高度增加而递减，随水 汽压增大而减小。 16、风功率密度：气流垂直通过单位截面积的风能，是表征一个地方风能资源多少的一个指标：

　　17、有效风功率密度：风电机组切入风速与切出风速之间单位风轮面积上的风能功率。做风能资 源评价时必须与有效小时数配合使用。

　　18、风切变：风矢量在垂直方向上的空间变化。 19、风切变幂律：表示近地层风速随高度呈指数变化的规律。

　　2 20、湍流强度：脉动风速的均方根与平均风速的比值，即 I = u ′ U ， u ′ 为脉动风速值（采样时

　　间间隔 ≤ 3s）， U 为平均风速值。它是度量相对于风速平均值而起伏的湍流的强弱。 21、风能分区：根据风功率密度把某一地理区域划分成若干风能区。风能分区的目的在于阐明某 地属于何种风能类型。 根据风能密度将风能资源分为 5 个区， 即≤50W/m 、 50～100 W/m 、 100～150 W/m 、 150～200 W/m 、≥200 W/m 等 5 个区。 22、风能资源评价：通过对某一区域的风速、风向观测时间序列进行分析，估算出该区域的风能 资源储量，并对其风能资源多寡、质量和分布状况作出判断、评价。