風資源評估：風電項目開發實用導則（簡體書）

本書向讀者說明了如何實現高標準資源評估，如何降低與長期資源性能相關的不確定性，如何使他們的項目資產價值最大化。本書首先介紹高質量風電監測項目的選址、安裝和運行，接著論述數據質量控制和驗證，把測量結果從風速計高度外推至風力機高度，歷史氣象條件下短期觀測結果的修正，以及考慮地形和地表條件的風流場建模等方法。作者MichaelC.Brower是AWSTruepower，LLC的技術總監。他領導了世界各地很多企業規模風電項目的評估工作，在風流場建模及短期風電預測方面的貢獻很有名氣。他與他的合著者是一個氣象學、工程學和建模領域的專家組，他們共同評估了超過60000MW風電容量。本書可供風電場的設計工程技術人員和管理人員使用，也可供風電投資商參考。

前言10
第1章 引言12
1.1 風是從哪里來的？12
1.2 風的關鍵特性14
1.2.1 時間維度15
1.2.2 空間維度16
1.2.3 風資源的其他特性16
1.3 風電場17
1.4 本書的宗旨和結構20
1.5 討論題20
深入閱讀建議21
第一篇 風況監測22
第2章 風資源評估活動概述23
2.1 場址確認23
2.2 風資源監測24 前言10
第1章 引言12
1.1 風是從哪里來的？12
1.2 風的關鍵特性14
1.2.1 時間維度15
1.2.2 空間維度16
1.2.3 風資源的其他特性16
1.3 風電場17
1.4 本書的宗旨和結構20
1.5 討論題20
深入閱讀建議21
第一篇 風況監測22
第2章 風資源評估活動概述23
2.1 場址確認23
2.2 風資源監測24
2.2.1 風況監測活動設計24
2.2.2 測量計劃25
2.2.3 監測策略26
2.2.4 質量保證計劃26
2.3 風資源分析27
2.3.1 數據驗證27
2.3.2 風資源觀測結果特征描述28
2.3.3 輪轂高度風資源估計28
2.3.4 氣候修正28
2.3.5 風流場建模28
2.3.6 風資源評估的不確定性28
2.3.7 工程設計和發電量29
深入閱讀建議29
第3章 風電工程選址30
3.1 場址選擇30
3.2 區域風資源信息32
3.2.1 風資源地圖32
3.2.2 風況測量34
3.3 現場勘察36
3.4 測風塔定位36
3.4.1 專用測風塔37
3.4.2 已有多功能高塔38
3.5 風況監測許可39
3.6 租地協議39
3.7 討論題40
深入閱讀建議41
第4章 監測站儀表及測量42
4.1 基本測量42
4.1.1 水平風速42
4.1.2 風向47
4.1.3 空氣溫度48
4.2 補充測量49
4.2.1 垂直風速49
4.2.2 加熱風速計50
4.2.3 溫差51
4.2.4 大氣壓力51
4.2.5 相對濕度52
4.2.6 陽光總輻射52
4.3 記錄參數和采樣間隔53
4.3.1 平均值54
4.3.2 標準偏差54
4.3.3 最大值和最小值54
4.4 數據記錄器54
4.5 數據存儲設備55
4.5.1 數據處理和存儲56
4.5.2 存儲設備56
4.6 數據傳輸設備57
4.6.1 手工數據傳輸57
4.6.2 遠程數據傳輸57
4.7 電源58
4.7.1 家用蓄電池58
4.7.2 太陽能蓄電池系統58
4.7.3 交流電源59
4.7.4 其他電源59
4.8 測風塔和傳感器支持硬件60
4.8.1 測風塔60
4.8.2 傳感器支持硬件60
4.9 連線61
4.10 測量系統的準確度和可靠性61
4.10.1 準確度62
4.10.2 可靠性62
4.11 討論題63
參考文獻63
深入閱讀建議64
第5章 監測站安裝65
5.1 設備采購65
5.2 設備驗收試驗和現場準備65
5.2.1 驗收試驗65
5.2.2 現場準備步驟67
5.3 安裝隊伍67
5.4 安全問題68
5.5 確定真北68
5.6 測風塔安裝70
5.6.1 新斜拉塔70
5.6.2 新桁架塔72
5.6.3 已有鐵塔73
5.7 傳感器和設備安裝73
5.7.1 風速計73
5.7.2 風向標78
5.7.3 溫度和其他傳感器78
5.7.4 數據記錄器和相關硬件79
5.7.5 傳感器接頭和連線79
5.7.6 接地和防雷保護79
5.8 現場調試82
5.9 文件材料83
5.10 成本和人工估計83
5.11 討論題85
深入閱讀建議86
第6章 監測站運行和維護88
6.1 站址巡查88
6.2 運行維護程序88
6.2.1 工程描述和運行維護方針89
6.2.2 系統組成描述89
6.2.3 設備例行維護指南89
6.2.4 站址巡查流程90
6.3 文件記錄92
6.4 備件清單93
6.5 討論題93
第7章 數據采集和處理98
7.1 原始數據存儲98
7.1.1 數據存儲類型98
7.1.2 數據存儲容量99
7.2 數據提取99
7.3 數據提取頻率99
7.4 數據保護和存儲100
7.4.1 數據記錄器100
7.4.2 計算機硬件100
7.4.3 數據處理過程100
7.5 文檔編制101
7.6 討論題101
第8章 陸基遙感系統104
8.1 Sodar104
8.2 Lidar106
8.3 遙感監測的設計和選址107
8.4 數據采集和處理108
8.5 與常規測風方法的比較109
8.5.1 聲束傾斜（Sodar）109
8.5.2 矢量風速到標量風速的轉換（Sodar和Lidar）109
8.5.3 環境條件（Lidar）110
8.5.4 湍流強度和風速計超速（Sodar和Lidar）110
8.5.5 氣流傾角與復雜地形（Sodar和Lidar）110
8.5.6 體積平均（Sodar和Lidar）111
8.5.7 與參考測風塔的距離111
8.6 討論題111
深入閱讀建議112
第二篇 數據分析和資源評估113
第9章 數據驗證114
9.1 數據轉換114
9.2 數據驗證115
9.2.1 驗證程序116
9.2.2 可疑數據處理119
9.3 后驗證調節120
9.3.1 桿塔影響121
9.3.2 湍流121
9.3.3 斜流122
9.4 數據替換和平均122
9.4.1 數據替換122
9.4.2 數據平均123
9.5 討論題124
參考文獻125
深入閱讀建議125
第10章 風資源觀測結果特性描述126
10.1風資源觀測結果歸納126
10.1.1 數據恢復126
10.1.2 平均風速和年平均風速128
10.1.3 風切變129
10.1.4 湍流強度131
10.1.5 風功率密度132
10.1.6 空氣密度132
10.1.7 風速頻率分布和維布爾分布參數133
10.1.8 風玫瑰圖134
10.2 討論題135
深入閱讀建議136
第11章 輪轂高度的風資源評估137
11.1風速137
11.1.1 直接測量138
11.1.2 偏移高度139
11.1.3 收斂高度140
11.1.4 對數法142
11.2 時變風速和風速分布143
11.3 其他參數144
11.3.1 風向144
11.3.2 空氣密度145
11.3.3 湍流強度145
10.4 討論題145
參考文獻147
深入閱讀建議147
第12章 氣候修正過程148
12.1 風氣候穩定嗎？149
12.1.1 歷史證據149
12.1.2 未來氣候變化展望150
12.1.3 可能影響當地風氣候的其他因素151
12.2準確MCP的要求151
12.2.1 相關性152
12.2.2 均衡的風速觀測154
12.3參考數據源157
12.3.1 安裝了風資源評估儀器的高塔157
12.3.2 地面氣象站158
12.3.3 探空觀測站159
12.3.4 建模數據集161
12.4目標-參考點的相關性162
12.4.1 數據分區162
12.4.2 擬合方法163
12.4.3 預測風速頻率分布164
12.4.4 風向和其他參數165
12.4.5 小結165
12.5討論題165
參考文獻167
深入閱讀建議168
第13章 風流場建模169
13.1 風流場模型的種類169
13.1.1 概念模型169
13.1.2 試驗模型170
13.1.3 統計模型171
13.1.4風流場數值模型172
13.2 數值風流場模型的應用179
13.2.1 地形數據179
13.2.2 地表覆被數據179
13.2.3 測風塔數量和位置180
13.2.4 對多個測風塔的調整181
13.3 討論題182
參考文獻183
深入閱讀建議184
第14章 海上風資源評估185
14.1 海上風環境的性質186
14.2 風資源監測系統190
14.2.1 專門建設的測風塔191
14.2.2 地表遙感系統195
14.2.3 使用已有的海上建筑197
14.2.4 浮標氣象站198
14.2.5 數據記錄和通信系統198
14.2.6 電源199
14.3 海上系統的運行維護200
14.3.1 監測站巡查200
14.3.2 運行維護程序200
14.4 衛星微波傳感器201
14.4.1 傳感器類型202
14.4.2 使用衛星微波傳感器進行風資源評估203
參考文獻206
深入閱讀建議206
第15章 風資源評估中的不確定性207
15.1 測量的不確定性207
15.2 歷史風資源208
15.3 未來風資源209
15.4 風切變210
15.5 風流場建模的不確定性211
15.6 組合不確定性212
15.6討論題216
參考文獻217
深入閱讀建議217
第16章 風電場設計和發電量估算218
16.1 風電場設計軟件218
16.2 工程設置220
16.3 風資源數據222
16.3.1 風資源測量222
16.3.2 風資源網格建模223
16.4 選擇風力機224
16.5 風力機布局的設計和優化227
16.6 總發電量和凈發電量229
16.6.1 尾流效應230
16.6.2 停機時間230
16.6.3 電氣損耗230
16.6.4 風力機性能系數231
16.6.5 環境損耗231
16.6.6 棄風231
16.7專題232
16.7.1 將測風塔處風資源外推至風力機232
16.7.2 使用多個測風塔232
16.7.3 尾流建模234
16.8 討論題239
參考文獻241
深入閱讀建議241
附錄A 風資源評估設備銷售商243
附錄B 部分GIS數據源246

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