风资源与微观选址

内容概要

2006年获得清华大学硕士学位，2008年进入风电行业，2009年在美国芝加哥获得WAsP认证，并一直从事风资源评估相关的技术及管理工作。进入风电行业之初，就职于世界领先的风力发电机制造商Vestas，并在丹麦总部接受系统的专业培训。

书籍目录

前言

第1章绪论

1.1风资源评估学科介绍

1.2风气候

1.2.1全球风气候

1.2.2中尺度风气候

1.2.3局地风气候

1.3风资源的不确定性

第2章风资源与微观选址

工程（上）

2.1地表粗糙度

2.1.1粗糙度长度

2.1.2粗糙度与风廓线

2.1.3内部边界层

2.1.4粗糙长度改变模型

2.1.5置换高度

2.1.6风切变

2.2地形加速效应

2.2.1水平风加速廓线

2.2.2垂直风加速廓线

2.2.3地形分类

2.2.4崎岖指数

2.3障碍物遮挡效应

2.3.1风速降低效应

2.3.2湍流增加效应

2.4风力发电机组的尾流

2.4.1尾流的基本结构特征

2.4.2尾流中风速减低效应的

计算模型

2.4.3尾流中湍流强度增加的

计算模型

2.4.4大型风电场的尾流

2.4.5复杂风电场的尾流

第3章风资源与微观选址

工程（下）

3.1风图谱分析与应用程序

3.1.1基本原理

3.1.2风流模型

3.1.3模型的适用性

3.1.4复杂地形修正

3.2计算流体力学模型简述

3.2.1计算流体力学概述

3.2.2流体与流动的基本特性

3.2.3控制方程

3.2.4边界条件与初始条件

3.2.5网格化

3.2.6解析离散方程

3.2.7计算结果处理与显示

3.3测风塔的代表性

3.3.1风气候相似

3.3.2地形地貌相似

3.3.3障碍物遮挡效应相似

3.4微观选址

3.4.1排布效率

3.4.2载荷风况

3.4.3微观选址的流程

3.4.4现场定点及微调

3.4.5扇区管理

3.4.6风资源评估与微观选址报告

第4章风数据统计分析

4.1风数据时间序列

4.1.1随机现象

4.1.2平均值与标准差

4.1.3平均风速时间序列

4.1.4湍流强度时间序列

4.1.5风向时间序列

4.2风速的概率密度分布

4.2.1概率密度分布

4.2.2平均风速的计算

4.2.3威布尔概率密度分布

4.2.4威布尔累计概率分布

4.2.5威布尔分布的参数估计

4.2.6威布尔分布的决定系数

4.2.7瑞利分布

4.2.8风玫瑰图

4.3风功率密度与风能转化

4.3.1风功率密度计算

4.3.2贝兹极限

4.3.3风功率转化系数

4.3.4风力发电机组的功率曲线

第5章风数据长期修正

5.1风数据相关性分析

5.1.1风数据相关性的影响因素

5.1.2随机变量的相关性

5.1.3平均时间周期影响

5.1.4偏度与峰度

5.2风数据回归分析及预测

5.2.1回归分析方法

5.2.2风数据有效性

5.2.3简单线性模型

5.2.4方差比例模型

5.2.5二维线性回归模型

5.2.6威布尔参数缩放模型

5.2.7多项式模型

5.2.8莫蒂默模型

5.2.9人工神经网络模型

5.2.10WindPRO矩阵模型

5.3预测的不确定性分析

5.3.1同期风数据长度

5.3.2残差与决定系数

5.3.3预测值标准差的测量与估计

5.4再分析数据的应用

5.4.1气压高度与σ高度

5.4.2再分析数据的一致性

5.4.3再分析数据应用的不确定性

第6章风资源评估的不确定性

6.1统计不确定性

6.1.1正态分布函数特性

6.1.2不确定度计算

6.1.3超越概率

6.1.4平均风速敏感度分析

6.2损耗折减及其不确定度

6.2.1尾流折减

6.2.2可利用率折减

6.2.3功率曲线折减

6.2.4电气损耗

6.2.5环境损耗

6.2.6缩减损耗

6.3偏差修正及其不确定度

6.3.1平均风速长期修正

6.3.2复杂风场RIX修正

6.3.3超大型风场的模型问题

6.3.4功率曲线修正

6.4风数据的不确定度

6.4.1风数据质量

6.4.2威布尔分布决定系数

6.4.3风速年度波动

6.4.4未来风气候趋势

6.5风流模型的不确定度

6.5.1垂直外推

6.5.2水平外推

6.5.3地表形态相似度

6.5.4森林

6.5.5风流模型不确定度小结

6.6不确定度分析案例

第7章极端风况

7.1Gumbel极值分布

7.2极大风速估计

7.2.1独立大风事件

7.2.2经典Gumbel极值分布法

7.2.3柏拉图极值分布法

7.3极端风况

7.3.1极大阵风

7.3.2极端风向变化

7.3.3极端风切变

7.3.4极端湍流

7.4台风

第8章风数据的测量

8.1杯式风速仪

8.1.1杯式风速仪的动力平衡

8.1.2杯式风速仪的测量值

8.1.3杯式风速仪的标定

8.1.4杯式风速仪的动态特性

8.1.5杯式风速仪的选择

8.2测风塔的安装规范

8.2.1实心圆柱形塔

8.2.2空心三角架塔

8.2.3支杆与附件

8.2.4切变气流

8.2.5风向仪的安装

8.2.6测风塔安装推荐标准

8.2.7测风塔安装的气候因素

8.2.8风数据的不确定性评估

8.3测风塔的管理与维护

8.3.1测风塔安装报告

8.3.2测风塔验收

8.3.3测风塔监控与维护

8.4其他种类测风仪器介绍

8.4.1螺旋推进式测风仪

8.4.2超声波测风仪

8.4.3声雷达测风仪

8.4.4激光雷达测风仪

第9章大气概论与空气密度

9.1干洁大气

9.1.1干洁大气的成分

9.1.2干洁大气状态方程

9.2湿润大气

9.2.1水汽压

9.2.2相对湿度与绝对湿度

9.2.3湿润空气的状态方程

9.3大气压力

9.3.1位势高度与几何高度

9.3.2大气静力学平衡

9.3.3温度随高度的变化

9.3.4标准大气

9.3.5气压随时间的变化

9.4风场空气密度计算

9.4.1干燥空气的密度

9.4.2湿润空气的密度

9.4.3空气密度随高度变化

9.4.4空气密度随湿度和压力的

变化

9.4.5温度范围计算

第10章边界层气象

10.1大气热力结构分层

10.1.1对流层

10.1.2平流层

10.1.3中间层

10.1.4热层

10.2大气边界层

10.2.1边界层的基本特征

10.2.2边界层内的风和气流

10.2.3大气边界层的厚度和结构

10.2.4变量的时间和空间尺度

10.2.5风的平均值与湍流部分

10.3大气湍流

10.3.1湍流的基本特征

10.3.2湍流的产生机制及物理

过程

10.3.3泰勒假设

10.3.4湍流动能

10.3.5湍流通量与雷诺平均

10.4大气边界层稳定度

10.4.1大气稳定度特征

10.4.2垂直风切变

第11章大气环流及天气系统

11.1基本大气环流

11.1.1压力梯度、力和风

11.1.2地转风

11.1.3地球能量平衡

11.1.4三圈环流模型

11.1.5极锋与斜压不稳定

11.2天气尺度天气系统

11.2.1气旋与反气旋

11.2.2天气前锋

11.2.3热带风暴

11.3中尺度天气系统

11.3.1中尺度定义

11.3.2地形影响

11.3.3对流和雷暴

11.3.4海陆风

11.3.5坡风和谷风

11.3.6低空急流

11.3.7下坡风暴

11.4数值模拟及天气预报

11.4.1物理公式

11.4.2网格和边界条件

11.4.3中尺度气象模型的不确

定性

11.4.4中尺度气象模型的应用

第12章风电场的环境与健康影响

12.1生物影响

12.1.1鸟类和蝙蝠

12.1.2陆地生物

12.1.3植被

12.2视觉污染

12.2.1光影闪变现象

12.2.2光影闪变影响评估

12.2.3风景美学

12.3噪声污染

12.3.1风力发电机的噪声曲线

12.3.2声压级计算

12.3.3声强级的合成

12.4其他环境与健康影响

12.4.1公共健康与安全

12.4.2无线通信

12.4.3固体及危险废弃物

12.4.4空气质量及气候影响

第13章风力发电机组的功率性能

测试

13.1确定测试扇区

13.1.1测风塔的位置

13.1.2测量的扇区

13.2风电场校准及其不确定性

13.2.1不需要校准的简单地形

13.2.2用两个测风塔校准风电场

13.2.3用机舱风速仪校准风电场

13.2.4风电场校准参数的验证

13.2.5风电场校准的不确定性

13.3测试数据的采集与处理

13.3.1数据采集

13.3.2数据标准化

13.3.3测量功率曲线的确定

13.4使用机舱风数据测试功率

曲线

13.4.1机舱风速与自由风速的

关系

13.4.2机舱风速生成的功率曲线

13.5影响功率性能的其他因素

13.5.1湍流对功率性能的影响

13.5.2风切变对功率性能的影响

13.5.3入流角对功率性能的影响

第14章风力发电机的载荷

14.1载荷工况

14.1.1设计情形

14.1.2风况条件

14.1.3设计载荷工况

14.2载荷类型

14.2.1惯性和重力载荷

14.2.2空气动力载荷

14.2.3功能性载荷

14.2.4其他风源载荷

14.2.5非风源载荷

14.3载荷计算

14.3.1气动力弹性载荷计算

14.3.2疲劳载荷与SN曲线

14.3.3应力区间分布

14.3.4等效载荷

14.3.5载荷计算的不确定性

14.3.6极端载荷

14.4风力发电机载荷的术语

定义

附录

附录AIEC对风力发电机组的

分类标准

附录B风电场气象及环境

参数表

附录C常用公式表

参考文献

编辑推荐

张怀全编著的《风资源与微观选址--理论基础与工程应用》的宗旨是为读者搭建风资源与微观选址的知识体系，并建立科学的理念。读者可以根据本书指引，对感兴趣的话题深入研究，起到抛砖引玉的作用。但对于一般读者，本书应该足以应对风资源技术的日常工作。相比之下，本书可能更适合对理论感兴趣，并有一定数学基础，尤其是概率统计学基础的读者。

作者简介

本书涵盖从风资源工程学、风数据分析到风能气象学等与风资源技术相关的几乎全部知识领域，并与国际前沿接轨。作者从事这方面技术工作多年，积累了丰富的工程实践经验。本书所涉及的内容都来源于作者的实际工作，以期具有较高的理论和实践指导价值。

本书的宗旨是为读者搭建风资源与微观选址的知识体系，并建立科学的理念。读者可以根据本书指引，对感兴趣的话题深入研究，起到抛砖引玉的作用。但对于一般读者，本书应该足以应对风资源技术的日常工作。相比之下，本书可能更适合对理论感兴趣，并有一定数学基础，尤其是概率统计学基础的读者。

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