风电场风能资源评估中重要参数的计算与应用

【摘要】：我国为了调整和优化能源结构,发展清洁能源,出台了一系列引导和鼓励修建风电场的政策,大力发展风电产业。风电场开发和建设的一个基础和前提就是风能资源评估,即在对风电场风能资源的多寡、质量和分布情况做出判断和评价后,才能确定风力发电机的选型、安装的位置和高度等信息,这些直接关系着风电场的发电量和经济效益。风电场风能资源的评估工作是否准确是风能资源能否高效开发的关键。在风能资源评估中参数的计算过程和基础数据都比较复杂,人工难以准确快速地对它们进行统计和计算。因此,为了准确、方便地计算风能资源评估参数,进而对风电场的风能资源进行评估,做了如下的主要工作:(1)根据国家相关标准,针对风电场的实际测风数据对其风能资源评估中重要参数的计算方法进行了研究,包括十几种风能资源评估所需的参数及其重要的中间参数,为风电场风能资源评估提供了全面、可靠的参考和依据。其中,将最小二乘法拟合直线的方法应用在风切变指数的计算过程中,经过推导得出计算公式,并提出了5种计算风切变指数的方法,采用反推已知风速的方法来分析每种方法误差。在实际计算中,通过比较5种方法的误差来得到更准确的风切变指数值,大大增加了风电场风能资源评估的准确度。(2)以上述参数的计算方法为核心,利用Microsoft Visual Studio 2010作为开发平台,SQL Server部署数据库,使用Dev Express界面控件,运用C#程序设计语言和三层架构的思想设计开发了内蒙古风电场风能资源评估系统,不仅可以得到风能评估中所需要的参数,而且还增加了绘制风功率曲线图、风能频率直方图和风向玫瑰图等风况图表的功能。(3)以内蒙古乌兰察布市地区某风电场为例,应用内蒙古风电场风能资源评估系统计算出风能资源评估中的重要参数,并绘制出各种风况图表,得出报告形式的评估结果。使用户能够摆脱对复杂数据的统计和计算,得到形象、直观而且规范的评估报告。为了增加系统的通用性,对系统的设置项稍作调整就可以对其他地区的风能进行评估。 【关键词】：风电场 风能 评估参数 计算方法 风切变指数
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 主要研究内容11-13
• 第二章 风电场风能资源评估13-23
• 2.1 风电场风能资源评估概述13
• 2.2 风电场测风数据13-14
• 2.2.1 风速13-14
• 2.2.2 风向14
• 2.2.3 气温14
• 2.2.4 大气压14
• 2.3 风电场风能资源评估参数14-22
• 2.3.1 空气密度14-15
• 2.3.2 平均风速15
• 2.3.3 风功率密度15-17
• 2.3.4 风速频率17
• 2.3.5 风能频率17
• 2.3.6 风向频率17
• 2.3.7 风能方向频率17-18
• 2.3.8 风能有效小时数18
• 2.3.9 风能资源总储量18-19
• 2.3.10 风切变指数19-21
• 2.3.11 湍流强度21
• 2.3.12 估算发电量21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 内蒙古风电场风能资源评估系统的设计23-31
• 3.1 总体设计23-24
• 3.2 相关理论与技术24-26
• 3.2.1 C#24
• 3.2.2 Microsoft SQL Server24
• 3.2.3 DevExpress24-25
• 3.2.4 三层架构25-26
• 3.3 功能设计26-28
• 3.3.1 数据的导入导出27
• 3.3.2 数据的查询27
• 3.3.3 风资源参数的计算27
• 3.3.4 图表的绘制27-28
• 3.3.5 生成评估报告28
• 3.4 数据库设计28-30
• 3.4.1 系统E-R图28-29
• 3.4.2 数据库表29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第四章 风电场风能资源评估参数的计算和应用实例31-70
• 4.1 基础数据介绍31-32
• 4.2 数据导入32-35
• 4.3 数据查询35-36
• 4.4 风能资源评估参数的计算36-50
• 4.4.1 空气密度36-38
• 4.4.2 平均风速38-40
• 4.4.3 平均风功率密度40-41
• 4.4.4 风速频率41-42
• 4.4.5 风能频率42-43
• 4.4.6 风向频率43-44
• 4.4.7 风能方向频率44-45
• 4.4.8 风能有效小时数45-46
• 4.4.9 风切变指数46
• 4.4.10 湍流强度46-47
• 4.4.11 估算发电量47-48
• 4.4.12 Weibull分布参数48-49
• 4.4.13 Weibull分布下的平均风功率密度49
• 4.4.14 Weibull分布下的有效风功率密度49-50
• 4.4.15 Weibull分布下有效风速小时数50
• 4.5 图表的绘制50-66
• 4.5.1 年风况图表50-59
• 4.5.2 月风况图表59-66
• 4.6 风能资源评估报告66-67
• 4.7 本章小结67-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 附录A 部分风能资源评估参数的详细计算结果76-89
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果89

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