术语表 · 风电
风切变
风速(有时还有风向)随离地高度的变化,由地表粗糙度和大气稳定度决定。
地形、农作物、森林和建筑带来的地表摩擦会减慢大气最底层的风速,形成风速的垂直梯度。风资源评估要把测风塔或激光雷达的测量值外推到轮毂高度,常用两种廓线:
幂律:v(h) = vref (h / href)α
对数律:v(h) = vref ln(h / z0) / ln(href / z0)
对数律:v(h) = vref ln(h / z0) / ln(href / z0)
风切变指数 α 和粗糙度长度 z0 的典型值:
- 开阔海面:α ≈ 0.08–0.12,z0 ≈ 0.0002 m
- 开阔草地:α ≈ 0.14–0.16(经典的“1/7 定律”),z0 ≈ 0.03 m
- 有树篱的农田:α ≈ 0.2,z0 ≈ 0.1 m
- 森林和城郊:α ≈ 0.25–0.4,z0 ≈ 0.5–1 m
风切变随时段变化。夜间稳定边界层可能让 α 超过 0.4,还会出现低空急流,这就是许多内陆场址夜里发电更多的原因;晴天午后,对流混合会让廓线变平。
对风机而言,风切变意味着 170 m 风轮的顶部比底部风大得多,叶片承受周期性载荷(疲劳的主要来源),实际出力也会偏离质保的功率曲线。所以 IEC 61400-12-1 推荐在多个高度测量,采用风轮等效风速。
相关术语
全部术语 →- 轮毂高度
风机风轮中心距地面或海面的高度;轮毂越高,风越强、越稳,是容量系数不断提高的主要原因。
- Weibull 分布
描述某场址各风速出现频率的双参数概率分布,由尺度参数 c 和形状参数 k 确定。
- 风功率密度
与气流垂直的每平方米面积上风的平均可用功率,单位 W/m²,是衡量风资源质量的标准指标。
- 功率曲线
轮毂高度风速与风机电功率之间的关系,结合风速分布可估算年发电量。
- 海上风电
安装在海上或大型湖泊中的风机,通常采用固定式基础,水深最多约 60 m,利用比陆上更强、更稳的风。