摘 要

对高度发达的城市社会结构来说，电力需求不容小觑，社会核心需求之一的能源正逐步转向清洁化、低碳化。风力发电因其技术成熟性以及风能资源潜力的高度可开发性而受到了新能源领域的重视，国际社会上也对风力资源的开发利用予以关注和期待。因此根据合理化开发全球风电资源，可在经济利益和节能减排方向上达到双赢。

风能资源评估是风电场选址的前期工作，其目的是在宏观上划定场址范围，也就是宏观选址。这个阶段的核心工作则是对于风能资源丰富且稳定的地区做出标记，并且做出初步建设规划。

本文以对于独立风电场资源评估研究做了以下几方面研究：

其一，对于风能资源评估的基础理论做出了较全面的总结，如风能指标参数的定义，以及一些重要参数的计算方法。同时也结合了实际的测风经验给出一些处理方法，如测风数据验证处理，地表粗糙度的影响以及发电量的估算等。

其二，以南极世宗科学考察站为研究对象，进行了一套完整的资源评估流程包括数据的收集、分析、处理，然后是各项参数指标的计算，最后利用WAsP软件完成分析，对整个风能资源评估进行了展示。

关键词：陆地风电场；风能资源评估；WAsP；发电量估算

ABSTRACT

For a highly developed urban social structure, the demand for electricity cannot be underestimated, and energy, one of the core needs of society, is gradually shifting to clean, low-carbon. Wind power generation has attracted attention in the field of new energy because of its technological maturity and the high exploitability of the potential of wind energy resources. The international community also focuses on and expects the development and utilization of wind resources. Therefore, according to the GWEC, a win-win situation can be achieved in the direction of economic benefits and energy conservation and emission reduction.

 Wind energy resource assessment is to select the farm site, and its purpose is to delineate the site scope on a macro scale, that is, macro site selection. The core work at this stage is to mark areas with rich and stable wind energy resources and make preliminary construction plans.

 In this paper, the following aspects of independent wind farm resource assessment research are studied:

First, it makes a more comprehensive summary of the basic theory of wind energy resource assessment, such as the definition of wind energy index parameters and the calculation methods of some important parameters. At the same time, some processing methods are given based on the actual wind measurement experience, such as the verification processing of wind measurement data, the influence of surface roughness and the estimation of power generation.

Secondly, taking the Antarctic Sejong Scientific Investigation Station as the research object, a complete set of resource assessment process including data collection, analysis and processing, and then the calculation of various parameters and indicators, and finally using WAsP software to complete the analysis and analyze The resource assessment was demonstrated.

Keywords: land-based wind farm; wind energy resource assessment; WAsP; power generation estimation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 全球风电机装机容量现状 2

1.4 国内外研究现状 3

第2章 风能资源评估的理论方法 5

2.1 风能资源测量和评估的基本概念 5

2.1.1 风向 5

2.1.2 风速 5

2.2 测风数据处理 6

2.2.1测风数据的验证 6

2.2.2 数据计算处理与参数指标的评估 7

2.3 风能资源的统计要素 7

2.3.1 年平均风速 8

2.3.2 风速日变化 8

2.3.3 风速随高度变化 8

2.3.4 湍流强度 9

2.3.5 空气密度 9

2.4 风能资源的统计特性 9

2.4.1 风功率密度 9

2.4.2 风速的统计特性 10

2.4.3 平均风功率密度 10

2.4.4 形状参数c和尺度参数k的估计 11

2.4.5 风能资源的统计要素 11

2.5 地表条件对风资源评估影响 12

2.6 地面粗糙度对风能资源评估的影响 13

2.7 风场理论年发电量估算 14

第3章 南极世宗站风能资源评估 15

3.1 南极世宗站风能资源情况简析 15

3.2 南极世宗站气象观测资料分析 15

3.3 使用WAsP软件进行风资源评估 17

3.4 世宗站评估结论 19

第4章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1研究背景

工业文明发展，能源危机出现，清洁能源成为工业的追求，可再生能源的利用成为节能减排的重心。在现代社会，电力的供应需求难以匹配，在整个社会经济体系需求中占据重要位置。社会发展，低碳化水平要求日益增高，人们也在追求清洁，成熟的发电方式。

太阳热能辐射透过大气层，达到地球表面，因分布程度差异导致表面温度不均，从而导致大气自发性地流动，风就产生了，大气流动所蕴藏的能量便是风能，是风力发电方式的源泉。风能具有再生性和无污染的优点，在新能源领域中，风力发电的技术理论水平较为成熟，同时开发利用的规模扩大化的潜力较高，并且越来越得到新能源业界的重视。据理论数据计算，整个大气流动所包含的能量达到10¹⁷kw，可以被开发利用的能量达到3.6×10¹²kw，达到了世界目前可利用水能的10倍。故根据相关的法律条规，对风能资源合理地进行开发利用，对风电场的精确化选择，是完成目标开发意义及达成经济利益目标的根本手段。

中国地域辽阔，海岸线漫长，导致陆上和海上地区的风能资源丰富。中国政府大力发展在过去的二十年中风力发电。中国在“十三五”规划中的提到在2020年风力发电目标至少达到210吉瓦，中国扮演着在全球风能市场中的重要角色。。风力发电场一般有陆上风电场和海上风电场。虽然较高的风速能帮助海上风电场产出更高的电力，但复杂的建筑技术和昂贵的维护费用仍然限制海上风电能源的发展。对于中国，“十三五”规划的风电发电量目标为210吉瓦，由205吉瓦的陆上风电和海上风电的5吉瓦组成，这意味着其风力发电在很大程度上取决于陆上发展。特别是在中国由于地势的不平坦，风能资源分配偏差严重。