【文章內(nèi)容簡介】 主要包括美國賽風(fēng)公司（SECONDWIND）研發(fā)的NOMAD2測風(fēng)系統(tǒng)和NRG公司的Symphonies測風(fēng)系統(tǒng)。美國賽風(fēng)公司的測風(fēng)系統(tǒng)主要使用C3風(fēng)速儀和PV1風(fēng)向標(biāo)，同時NOMAD數(shù)據(jù)采集記錄儀還兼容多種傳感器，包括Riso, Thies, Vector, MetOne, 等。NRG公司測風(fēng)系統(tǒng)常用的測風(fēng)儀器為NRG40風(fēng)速計、NRG200P風(fēng)向標(biāo)、Riso風(fēng)速計等。隨著測風(fēng)設(shè)備技術(shù)的日益更新，亦可推薦采用超聲波、激光雷達(dá)等測風(fēng)裝置。除此之外，需隨測風(fēng)塔安裝溫度計、氣壓計、濕度計等；在受強熱帶氣旋影響的風(fēng)場區(qū)域可增加強風(fēng)觀測儀器。（2）測風(fēng)儀器設(shè)備應(yīng)經(jīng)法定計量部門檢驗合格，并在有效期內(nèi)使用。各種傳感器測量范圍及精確度均應(yīng)滿足國標(biāo)（GB/T 187092002）《風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法》中相關(guān)規(guī)定。（3）測風(fēng)塔形式主要包括桁架式、圓管式拉線塔拉線塔和自立塔。桁架式拉線塔的優(yōu)點：風(fēng)荷載系數(shù)小，抗風(fēng)能力強。塔身擋風(fēng)面積小，利于采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確客觀，將實測數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)的差距降到最低。采集塔柱采用外法蘭盤連接，螺栓受拉，不易破壞，鋼絞線加固。塔柱正三角型布置，節(jié)約鋼材，占地面積小，造價低廉(僅為角鋼自立塔的1/3或更少)，選址便利，塔身自重輕，運輸和安裝便捷、建設(shè)工期短，塔型隨風(fēng)荷載曲線變化設(shè)計，線條流暢，遇罕遇風(fēng)災(zāi)不易倒塌，安全系數(shù)高。設(shè)計符合國家鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和塔桅設(shè)計規(guī)程，結(jié)構(gòu)安全可靠。自立塔在地形條件受限制的情況下使用。（4）測風(fēng)塔高度一般不低于預(yù)裝風(fēng)電機組的輪轂高度，目前常用的包括70 m、80 m、90 m、100 m、120 m等。一般情況下，為了與氣象站長期數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，不同高度的測風(fēng)塔均有一套風(fēng)速、風(fēng)向傳感器安裝在距離地面或者樹冠層10m高度處，另一套風(fēng)向風(fēng)速傳感器應(yīng)在擬安裝的風(fēng)電機組的輪轂高度處，其余的風(fēng)速、風(fēng)向傳感器可固定在10m的整數(shù)倍高度處。另外，為了保證精確計算輪轂高度處的風(fēng)速、風(fēng)向、湍流、風(fēng)切變等，應(yīng)在輪轂附近高度適當(dāng)加密測量。（5）具體測風(fēng)塔形式及高度需根據(jù)風(fēng)場實際地形，地貌等情況而定。（4）測量儀器設(shè)備的安裝應(yīng)符合國標(biāo)（GB/T 187092002）《風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法》中相關(guān)規(guī)定，特別注意風(fēng)向標(biāo)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卮牌切拚?，且風(fēng)向標(biāo)死區(qū)應(yīng)避開主風(fēng)向。 參證氣象站選擇（1）靠近風(fēng)場，與風(fēng)場地形條件相似（最好主風(fēng)向一致）；（2）氣象站四周較開闊（最好無障礙物影響探測環(huán)境，如有障礙物，）；（3）具有30年以上規(guī)范的測風(fēng)記錄，且連續(xù)性較好（未曾進(jìn)行氣象站遷址以及測風(fēng)儀器高度、類型更換等；）（4）有同期的測風(fēng)數(shù)據(jù)，且與測風(fēng)塔同期數(shù)據(jù)相關(guān)性較好；（5）視具體情況而定，如有必要可以選擇多個氣象站的資料進(jìn)行比較驗證；（4）一般要完全滿足上述要求比較困難，所以對于風(fēng)能資源評估結(jié)果準(zhǔn)備性、可靠性會有不同程度的影響。第3節(jié) 風(fēng)資源分析內(nèi)容與工具要求 風(fēng)資源分析主要內(nèi)容（1）分析氣象站近30年平均風(fēng)速的年際變化及其原因，并繪制柱狀圖；（2）分析氣象站近30年、20年、10年平均風(fēng)速的年內(nèi)變化，并與測風(fēng)年進(jìn)行比較，看其變化趨勢是否一致，繪制相應(yīng)的曲線圖；（3）結(jié)合多年平均風(fēng)速的年際變化和年內(nèi)變化趨勢，選出平均風(fēng)速代表年份。一般選取近30年平均值為代表年平均風(fēng)速，但須結(jié)合實際情況，如氣象站變遷或者周圍建筑物增多等干擾因素，適當(dāng)選取近20年、15年、10年平均風(fēng)速作為代表年平均風(fēng)速。另外，如果選取的代表年與測風(fēng)年平均風(fēng)速差值較大的話，代表年訂正后的數(shù)據(jù)失真較大，所以不能完全死板地按照規(guī)范要求選30年平均值為代表年平均風(fēng)速。（4）統(tǒng)計氣象站的多年平均全年各風(fēng)向頻率，并繪制多年平均風(fēng)向玫瑰圖。（5）利用氣象站近30年歷年最大風(fēng)速，計算出50年一遇最大風(fēng)速，計算公式見《全國風(fēng)能資源評價技術(shù)規(guī)定》。（4）根據(jù)氣象站的多年氣象要素統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算氣象站的空氣密度，計算公式如下：式中：p為年平均氣壓，t為年平均溫度，e為年平均水汽壓。（7）注意：氣象站如有遷址、測風(fēng)儀器及測量高度變化的，需做相關(guān)修正。（8）分析氣象站多年氣象要素中多年極端最高最低溫度、低溫日數(shù)、多年雷暴日數(shù)等以指導(dǎo)風(fēng)機選型。（1）測風(fēng)塔數(shù)據(jù)檢驗及數(shù)據(jù)補全數(shù)據(jù)檢驗包括完整性、合理性、合理相關(guān)性和合理變化趨勢檢驗；主要檢驗測風(fēng)塔有效數(shù)據(jù)完整率是否滿足《風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法》（GB/T ）標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)要求。數(shù)據(jù)補全主要針對缺測數(shù)據(jù)和不合理數(shù)據(jù)，通過同一測風(fēng)塔不同高度及相鄰測風(fēng)塔同一高度及氣象站同期數(shù)據(jù)進(jìn)行補全，最終整理出一套連續(xù)一年完整的風(fēng)場逐小時測風(fēng)數(shù)據(jù)，確定為測風(fēng)年數(shù)據(jù)。（2）測風(fēng)年數(shù)據(jù)分析（a）空氣密度如果有測風(fēng)塔實測溫度與氣壓數(shù)據(jù)，則利用下式計算風(fēng)場空氣密度： 式中，P為年平均氣壓T為年平均開氏溫標(biāo)絕對溫度（t+273)R為氣體常數(shù)（287 J/kgK）由于大多數(shù)測風(fēng)數(shù)據(jù)中無實測氣溫、氣壓數(shù)據(jù)，或者測得的氣壓氣溫數(shù)據(jù)不可用，另外即使有實測氣壓氣溫數(shù)據(jù)，但由于其測量年限較短不能代表該地區(qū)的多年平均水平，而空氣密度對于風(fēng)功率密度的計算、風(fēng)能資源評估以及發(fā)電量計算都會有很大的影響，所以必須通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄍ扑泔L(fēng)電場區(qū)的空氣密度。所用到的方法有如下幾種：①通過算得的氣象站空氣密度、氣象站海拔和風(fēng)電場海拔高度推算場區(qū)內(nèi)的空氣密度平均狀況，利用經(jīng)驗公式（式中Z為海拔高度）進(jìn)行推算。②直接利用公式進(jìn)行計算，將風(fēng)電場址的平均海拔高度代入公式即可得出，但計算結(jié)果要比1）中推算出的結(jié)果略小。由于該經(jīng)驗公式是從氣象站空氣密度計算公式演變而來的，所以1）中的計算結(jié)果可能更準(zhǔn)確一些。③利用氣壓、溫度隨高度變化規(guī)律，結(jié)合氣象站多年平均氣壓、溫度推算出風(fēng)電場址平均海拔高度處的氣壓、溫度值，然后利用公式 計算出相應(yīng)的空氣密度。溫度隨高度的變化用氣溫垂直遞減率表示，℃/100m（℃/100m）。氣壓隨高度的變化用壓高方程描述，式中，а等于1/273；tm為兩點之間的平均溫度，單位℃；zz2分別為兩點的海拔高度；PP2分別為兩點的氣壓。據(jù)此公式可以推出氣壓的推算公式，如下所示，各字母含義同上。另外，還有（Z為海拔高度，T為年平均空氣開氏溫標(biāo)絕對溫度）、（ρ0為常溫；а為空氣溫度梯度，℃/m；H為海拔高度；T0為絕對溫度，取值273℃）等空氣密度計算公式，但計算結(jié)果與國標(biāo)推薦公式略有差異，不推薦使用。（b）風(fēng)切變指數(shù)①根據(jù)測風(fēng)塔不同高度的實際測風(fēng)數(shù)據(jù)推算風(fēng)切變指數(shù),計算公式如下：②據(jù)測風(fēng)塔各高度實測風(fēng)數(shù)據(jù)，采用冪指數(shù)律擬合計算風(fēng)切變指數(shù)。③大風(fēng)風(fēng)切變指數(shù)：以測風(fēng)塔70m高度（或更高）數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，篩選出實測風(fēng)速大于15m/s（10m/s亦可，據(jù)實際情況而定）的數(shù)據(jù)，計算其平均值，并計算此時對應(yīng)的其余高度的風(fēng)速平均值，以此推算大風(fēng)風(fēng)切變，并做冪指數(shù)擬合。④結(jié)合測風(fēng)塔以及風(fēng)場的地形地貌分析實測數(shù)據(jù)計算的風(fēng)切變和擬合得到的風(fēng)切變指數(shù)的可靠性，并選出合適的風(fēng)切變指數(shù)，為后期數(shù)據(jù)補全、代表年輪轂高度處風(fēng)速推算、輪轂高度處50年一遇大風(fēng)推算（大風(fēng)風(fēng)切變）時使用。（c）測風(fēng)塔50年一遇最大風(fēng)速①統(tǒng)計測風(fēng)塔各高度實測最大風(fēng)速、極大風(fēng)速及其對應(yīng)風(fēng)向和出現(xiàn)時間。②根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)中50年一遇和1年一遇極端風(fēng)速之間的關(guān)系： 式中： 為1年一遇的極端風(fēng)速； 為50年一遇的極端風(fēng)速。 推算風(fēng)電場區(qū)域50～80m處50年一遇最大風(fēng)速、極大風(fēng)速。③通過氣象站50年一遇最大風(fēng)速，經(jīng)由測風(fēng)塔70m高度（或其余高度）數(shù)據(jù)與氣象站數(shù)據(jù)之間的大風(fēng)相關(guān)性，推算風(fēng)電場址70m高度（或其余高度）50年一遇最大風(fēng)速，然后由大風(fēng)風(fēng)切變推算輪轂高度處的50年一遇最大風(fēng)速。具體步驟：分析測風(fēng)塔70m（其他高度亦可）高度與氣象站測風(fēng)同期數(shù)據(jù)的大風(fēng)（大于15m/s、12m/s、10m/s等）相關(guān)，或者先篩選出測風(fēng)塔數(shù)據(jù)和氣象站數(shù)據(jù)的日最大值再作大風(fēng)相關(guān)。以測風(fēng)塔數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，篩選出大于15m/s（12m/s、10m/s等）的數(shù)據(jù)，然后分析其與對應(yīng)的同時刻氣象站數(shù)據(jù)的相關(guān)，橫坐標(biāo)為氣象站數(shù)據(jù)，縱坐標(biāo)為測風(fēng)塔數(shù)據(jù)。④按照國家《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB500092001）中的全國風(fēng)壓分布表查的風(fēng)電場區(qū)域50年一遇最大風(fēng)壓（10m高度處），然后根據(jù)風(fēng)壓計算公式以及當(dāng)?shù)乜諝饷芏取L(fēng)切變指數(shù)等推算風(fēng)電場區(qū)域輪轂高度處50年一遇最大風(fēng)速。⑤最大風(fēng)速與極大風(fēng)速間換算陣風(fēng)系數(shù)陣風(fēng)系數(shù)是極大風(fēng)速和最大風(fēng)速之間的比值，取測風(fēng)塔各高度（50m、40m、70m、80m）實測10min平均風(fēng)速大于20m/s數(shù)據(jù)中陣風(fēng)系數(shù)最大值。利用陣風(fēng)系數(shù)和計算得到的50年一遇最大風(fēng)速，求得50年一遇極大風(fēng)速。所選風(fēng)機的安全風(fēng)速應(yīng)小于計算得到的50年一遇極大風(fēng)速。⑥將計算得到的風(fēng)電場區(qū)域50年一遇最大、極大風(fēng)速換算到標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下然后根據(jù)IEC414001（2005）標(biāo)準(zhǔn)推薦適合本風(fēng)電場的風(fēng)機安全等級。按風(fēng)壓計算公式進(jìn)行換算，公式為。（d）湍流強度10min湍流強度計算公式： 式中，IT為湍流強度；σ為10min風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差，m/s；V為10min平均風(fēng)速，m/s。逐小時湍流強度是以1h內(nèi)最大的10min湍流強度作為該小時的代表值。計算湍流強度時一般以10min數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，統(tǒng)計各高度湍流強度的最大值、最小值和平均值；～ m/s區(qū)間時的湍流強度平均值。對計算結(jié)果進(jìn)行分析：主要考慮風(fēng)機可能輪轂高度處（50m以上）風(fēng)速在15 m/s區(qū)間的湍流強度平均值。，～，更高的IT值表明湍流過大。對風(fēng)電場而言，要求湍流強度IT 。（e）IEC414001（2005）標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于風(fēng)機安全等級的分類。 風(fēng)力機等級的基本參數(shù)（3）測風(fēng)年數(shù)據(jù)代表年訂正根據(jù)參證氣象站多年平均風(fēng)速判斷測風(fēng)年為大風(fēng)年、小風(fēng)年或平風(fēng)年，然后將驗證補全后的風(fēng)電場測風(fēng)年數(shù)據(jù)訂正為一套能反映風(fēng)電場長期平均水平的代表性數(shù)據(jù)。如果是大風(fēng)年（測風(fēng)年平均風(fēng)速＞代表年平均風(fēng)速）則作負(fù)訂正，小風(fēng)年（測風(fēng)年平均風(fēng)速＜代表年平均風(fēng)速）則作正訂正，如果測風(fēng)年平均風(fēng)速與代表年年平均風(fēng)速相當(dāng)，則不做訂正。常用的代表年訂正方法：十六扇區(qū)相關(guān)性分析法，具體步驟如下：（a）作風(fēng)場測站（測風(fēng)塔）與對應(yīng)年份的長期測站（氣象站）各風(fēng)向象限的風(fēng)速相關(guān)曲線。某一風(fēng)向象限內(nèi)風(fēng)速相關(guān)曲線的具體做法是：建一直角坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)軸為長期測站風(fēng)速，縱坐標(biāo)軸為風(fēng)場測站的風(fēng)速。取風(fēng)場測站在該象限內(nèi)的某一風(fēng)速值（某一風(fēng)速值在一個風(fēng)向象限內(nèi)一般有許多個，分別出現(xiàn)在不同的時刻）為縱坐標(biāo)，找出長期測站各對應(yīng)時刻的風(fēng)速值（這些風(fēng)速值不一定相同，風(fēng)向也不一定與風(fēng)場測站相對應(yīng)），求其平均值作為橫坐標(biāo)即可定出相關(guān)曲線的一個點。對風(fēng)場測站在該象限內(nèi)的其余每一個風(fēng)速重復(fù)上述過程，就可做出這一象限內(nèi)的風(fēng)速相關(guān)曲線。對其余各象限重復(fù)上述過程，可獲得14個風(fēng)場測站與長期測站的風(fēng)速相關(guān)曲線。 【y=ax+b】（b）對每個風(fēng)速相關(guān)曲線，在橫坐標(biāo)軸上標(biāo)明長期測站多年的年平均風(fēng)速，以及與風(fēng)場測站觀測同期的長期測站的年平均風(fēng)速，然后在縱坐標(biāo)軸上找到對應(yīng)的風(fēng)場測站的兩個風(fēng)速值的代數(shù)差值（共有14個代數(shù)差值）?！居喺怠?a（V代表年 V測風(fēng)年）】（c）風(fēng)場測站數(shù)據(jù)的各個象限內(nèi)的每個風(fēng)速都加上對應(yīng)的風(fēng)速代數(shù)差值，即可獲得訂正后的風(fēng)場測站風(fēng)速風(fēng)向的資料。【代表年=測風(fēng)年+訂正值△】（4）代表年風(fēng)能要素計算及分析(a) 風(fēng)速和風(fēng)功率密度統(tǒng)計各測風(fēng)高度年、月、時平均風(fēng)速、風(fēng)功率密度。風(fēng)功率密度：，其中P為風(fēng)功率密度，單位w/m2；ρ為空氣密度，單位kg/m3；V為風(fēng)速，單位m/s。根據(jù)計算得到的不同高度風(fēng)功率密度，判定風(fēng)電場區(qū)域的風(fēng)功率密度等級，風(fēng)能資源是否豐富，是否具有（經(jīng)濟(jì)）開發(fā)價值。繪制平均風(fēng)速和風(fēng)功率密度年變化、日變化圖，70m（或其他接近輪轂高度處，據(jù)實際情況定）高度各月平均風(fēng)速和風(fēng)功率密度變化圖。分析各高度風(fēng)速風(fēng)功率密度日變化、年變化規(guī)律，極值出現(xiàn)時間等。 風(fēng)功率密度等級表用各月的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖和全年的風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）日變化曲線圖，與當(dāng)?shù)赝诘碾娋W(wǎng)日負(fù)荷曲線對比；風(fēng)速（或風(fēng)功率密度）年變化曲線圖，與當(dāng)?shù)赝诘碾娋W(wǎng)年負(fù)荷曲線對比，兩者相一致或接近的部分越多越好，表明風(fēng)電場發(fā)電量與當(dāng)?shù)刎?fù)荷相匹配，風(fēng)電場輸出電力的變化接近負(fù)荷需求的變化。風(fēng)速的日變化和季節(jié)變化要小。（b）各風(fēng)向頻率和風(fēng)能密度的方向分布統(tǒng)計各風(fēng)向頻率和風(fēng)能密度方向分布，生成風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖以及70m（或其他接近輪轂高度處，據(jù)實際情況定）高度各月風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖。分析主風(fēng)向、主風(fēng)能方向及其年變化規(guī)律。在風(fēng)能玫瑰圖上最好有一個明顯的主導(dǎo)風(fēng)向，或兩個方向接近相反的主風(fēng)向。在山區(qū)主風(fēng)向與山脊走向垂直為最好，因為風(fēng)電場內(nèi)機組位置的排列取決于主導(dǎo)風(fēng)能方向等因素。（c）風(fēng)速和風(fēng)能頻率分布統(tǒng)計各高度的風(fēng)速頻率分布和各風(fēng)速區(qū)間風(fēng)能頻率，并繪制風(fēng)速和風(fēng)能頻率分布圖，分析各高度出現(xiàn)頻率最高的風(fēng)速區(qū)間以及風(fēng)能出現(xiàn)頻率最高的風(fēng)速區(qū)間，最好與擬選風(fēng)機的額定風(fēng)速和額定風(fēng)功率密度一致或者接近較好。（d）全年有效風(fēng)速小時數(shù)統(tǒng)計各測風(fēng)高度的全年有效風(fēng)速小時數(shù)及其占總小時數(shù)的比例，包括3m/s～25m/s，4m/s～25m/s，5m/s～25m/s，有效小時數(shù)越大越好。（一般風(fēng)機啟動風(fēng)速為3m/s，切出為25m/s，可根據(jù)擬選風(fēng)機具體情況進(jìn)行有效小時數(shù)的統(tǒng)計）（e） 不同高度的風(fēng)速頻率Weibull分布 繪制不同高度風(fēng)速Weibull頻率曲線圖，并給出其A，k值。由于地理、氣候特點的不同，威布爾分布的參數(shù)也截然不同。k值一般在1和3之間變化，在歐洲k值一般都取2，k值越大說明風(fēng)速的波動越小，越適合風(fēng)力發(fā)電。另外，k值會隨著高度的增加而微量的增大。（f）風(fēng)能密度圖譜根據(jù)代表年輪轂處風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù)及數(shù)字化地形圖繪制風(fēng)電場區(qū)域的風(fēng)能密度空間分布圖。 風(fēng)資源分析軟件：常用的有NDF、RWD兩種格式，分別用Nomad Desktop、Symphonie Data Retriever軟件導(dǎo)出。： 目前，關(guān)于測風(fēng)數(shù)據(jù)分析