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第1章 引言1

1.1 风从哪里来？1

1.2 风的关键特性3

1.2.1 时间维度4

1.2.2 空间维度4

1.2.3 风资源的其他特性5

1.3 风电场5

1.4 本书的宗旨和结构7

1.5 讨论题9

深入阅读建议9

第一篇 风况监测13

第2章 风资源评估活动概述13

2.1 场址确认13

2.2 风资源监测14

2.2.1 风况监测活动设计14

2.2.2 测量计划15

2.2.3 监测策略15

2.2.4 质量保证计划16

2.3 风资源分析17

2.3.1 数据验证17

2.3.2 风资源观测结果特征描述17

2.3.3 轮毂高度风资源估计17

2.3.4 气候修正17

2.3.5 风流场建模17

2.3.6 风资源评估的不确定性17

2.3.7 工程设计和发电量18

深入阅读建议18

第3章 风电工程选址19

3.1 场址选择19

3.2 区域风资源信息20

3.2.1 风资源地图21

3.2.2 风况测量21

3.3 现场勘察24

3.4 测风塔定位25

3.4.1 专用测风塔25

3.4.2 已有多功能高塔26

3.5 风况监测许可27

3.6 租地协议27

3.7 讨论题28

深入阅读建议29

第4章 监测站仪表及测量30

4.1 基本测量30

4.1.1 水平风速30

4.1.2 风向34

4.1.3 空气温度35

4.2 补充测量35

4.2.1 垂直风速36

4.2.2 加热风速计37

4.2.3 温差37

4.2.4 大气压力37

4.2.5 相对湿度38

4.2.6 阳光总辐射38

4.3 记录参数和采样间隔39

4.3.1 平均值39

4.3.2 标准偏差39

4.3.3 最大值和最小值39

4.4 数据记录器40

4.5 数据存储设备41

4.5.1 数据处理和存储41

4.5.2 存储设备41

4.6 数据传输设备42

4.6.1 手工数据传输42

4.6.2 远程数据传输42

4.7 电源43

4.7.1 家用蓄电池43

4.7.2 太阳能蓄电池系统43

4.7.3 交流电源43

4.7.4 其他电源44

4.8 测风塔和传感器支持硬件44

4.8.1 测风塔44

4.8.2 传感器支持硬件44

4.9 连线45

4.10 测量系统的准确度和可靠性45

4.10.1 准确度45

4.10.2 可靠性46

4.11 讨论题46

参考文献47

深入阅读建议47

第5章 监测站安装48

5.1 设备采购48

5.2 设备验收试验和现场准备48

5.2.1 验收试验48

5.2.2 现场准备步骤49

5.3 安装队伍50

5.4 安全问题50

5.5 确定真北51

5.6 测风塔安装52

5.6.1 新斜拉塔52

5.6.2 新桁架塔54

5.6.3 已有铁塔55

5.7 传感器和设备安装55

5.7.1 风速计55

5.7.2 风向标60

5.7.3 温度和其他传感器60

5.7.4 数据记录器和相关硬件60

5.7.5 传感器接头和连线61

5.7.6 接地和防雷保护61

5.8 现场调试64

5.9 文件材料64

5.10 成本和人工估计65

5.11 讨论题66

深入阅读建议67

第6章 监测站运行和维护69

6.1 站址巡查69

6.2 运行维护程序69

6.2.1 工程描述和运行维护方针70

6.2.2 系统组成描述70

6.2.3 设备例行维护指南70

6.2.4 站址巡查流程71

6.3 文件记录72

6.4 备件清单73

6.5 讨论题74

第7章 数据采集和处理78

7.1 原始数据存储78

7.1.1 数据存储类型78

7.1.2 数据存储容量79

7.2 数据提取79

7.3 数据提取频率79

7.4 数据保护和存储80

7.4.1 数据记录器80

7.4.2 计算机硬件80

7.4.3 数据处理过程80

7.5 文档编制80

7.6 讨论题81

第8章 陆基遥感系统83

8.1 声雷达（Sodar）83

8.2 光雷达（Lidar）85

8.3 遥感监测的设计和选址86

8.4 数据采集和处理87

8.5 与常规测风方法的比较88

8.5.1 Sodar的声束倾斜88

8.5.2 矢量风速到标量风速的转换88

8.5.3 Lidar的环境条件88

8.5.4 湍流强度和风速计超速89

8.5.5 气流倾角与复杂地形89

8.5.6 体积平均89

8.5.7 与参考测风塔的距离89

8.6 讨论题90

深入阅读建议90

第二篇 数据分析和资源评估93

第9章 数据验证93

9.1 数据转换93

9.2 数据验证94

9.2.1 验证程序95

9.2.2 可疑数据处理98

9.3 后验证调节99

9.3.1 杆塔影响99

9.3.2 湍流100

9.3.3 斜流101

9.4 数据替换和平均101

9.4.1 数据替换101

9.4.2 数据平均101

9.5 讨论题102

参考文献103

深入阅读建议103

第10章 风资源观测结果特性描述104

10.1 风资源观测结果归纳104

10.1.1 数据恢复104

10.1.2 平均风速和年平均风速105

10.1.3 风切变107

10.1.4 湍流强度108

10.1.5 风功率密度109

10.1.6 空气密度109

10.1.7 风速频率分布和威布尔分布参数110

10.1.8 风玫瑰图111

10.2 讨论题112

深入阅读建议113

第11章 轮毂高度的风资源评估114

11.1 风速114

11.1.1 直接测量115

11.1.2 偏移高度116

11.1.3 收敛高度117

11.1.4 对数法118

11.2 时变风速和风速分布119

11.3 其他参数121

11.3.1 风向121

11.3.2 空气密度121

11.3.3 湍流强度121

11.4 讨论题121

参考文献123

深入阅读建议123

第12章 气候修正过程124

12.1 风气候稳定吗？125

12.1.1 历史证据125

12.1.2 未来气候变化展望126

12.1.3 可能影响当地风气候的其他因素126

12.2 准确MCP的要求127

12.2.1 相关性127

12.2.2 均衡的风速观测129

12.3 参考数据源132

12.3.1 安装了风资源评估仪器的高塔132

12.3.2 地面气象站132

12.3.3 探空观测站133

12.3.4 建模数据集134

12.4 目标-参考点的相关性135

12.4.1 数据分区136

12.4.2 拟合方法136

12.4.3 预测风速频率分布137

12.4.4 风向和其他参数138

12.4.5 小结138

12.5 讨论题138

参考文献140

深入阅读建议141

第13章 风流场建模142

13.1 风流场模型的种类142

13.1.1 概念模型142

13.1.2 试验模型143

13.1.3 统计模型143

13.1.4 风流场数值模型145

13.2 数值风流场模型的应用151

13.2.1 地形数据151

13.2.2 地表覆被数据151

13.2.3 测风塔数量和位置152

13.2.4 对多个测风塔的调整152

13.3 讨论题152

参考文献154

深入阅读建议155

第14章 海上风资源评估156

14.1 海上风环境的性质157

14.2 风资源监测系统161

14.2.1 专门建设的测风塔162

14.2.2 地表遥感系统164

14.2.3 使用已有的海上建筑167

14.2.4 浮标气象站168

14.2.5 数据记录和通信系统168

14.2.6 电源169

14.3 海上系统的运行维护169

14.3.1 监测站巡查170

14.3.2 运行维护程序170

14.4 卫星微波传感器171

14.4.1 传感器类型171

14.4.2 使用卫星微波传感器进行风资源评估173

参考文献175

深入阅读建议175

第15章 风资源评估中的不确定性176

15.1 测量的不确定性176

15.2 历史风资源177

15.3 未来风资源178

15.4 风切变179

15.5 风流场建模的不确定性180

15.6 组合不确定性181

15.7 讨论题184

参考文献185

深入阅读建议185

第16章 风电场设计和发电量估算186

16.1 风电场设计软件186

16.2 工程设置187

16.3 风资源数据189

16.3.1 风资源测量189

16.3.2 风资源网格建模190

16.4 选择风力机192

16.5 风力机布局的设计和优化194

16.6 总发电量和净发电量195

16.6.1 尾流效应196

16.6.2 停机时间197

16.6.3 电气损耗197

16.6.4 风力机性能系数197

16.6.5 环境损耗197

16.6.6 弃风197

16.7 专题198

16.7.1 将测风塔处风资源外推至风力机198

16.7.2 使用多个测风塔199

16.7.3 尾流建模200

16.8 讨论题205

参考文献206

深入阅读建议207

附录208

附录A 风资源评估设备销售商208

附录B 部分GIS数据源210