张云超
（华润电力投资有限公司深圳分公司 深圳市 518000）
摘要：我国一些大型的风电场风资源评估方式还不够完整，对风电场资源进行有效的评估，才能风切变指数中的一些重要指标作为参考，主要有几个计算风切变指数的各不一样的方法，算出来的指数再依照幂律公式进行推算得出高度的风速，分别分析几组不同的数据和实际车测出来的风速进行比较和探究，最后选择精确度最高的计算方法，才能得到准确的风切变指数。
关键词：风资源 风切变指数 应用研究 计算公式
引言：
我国是一个能源资源比较丰富的国家，能源的开发和利用关系到国家的经济利益和社会进步以及国家安全。但是目前我国的能源比较紧张，环境问题也一天比一天严重。乃至全世界也都比较关心国家能源的问题，都在积极考虑研究开发新能源，达到经济可持续发展的目的。目前开发的新能源中，逐渐兴起和发展的是风能和风电技术，越来越多的风电场被建立起来。然而风电场建设和风力发电的基础就是对于风能资源的评估。其主要的目标就是探究清楚风能资源的性能为了更好装置风电场的装机能量和选择风电设备的类型提供可以参考的数据，这样可以节省一些可以避免的工作，提高工作的效率，还能够方便对整体项目技术的评估和经济消耗的评估。我们在选择风电场的发电机组的类型和安装高度的问题的时候要把风切变指数考虑到其中。最近几年风能资源在我们实际生活中的应用越来越广泛，对于研究工作的要求也越来越高。风切变指数在风能资源评估中占据相当重要的因素，在计算发电机的发电流量的时候就需要计算出轮毂高低的状况，相关评估方法中提出要想计算出高度的风速就要依照风切变指数和安装仪器测得的高度。所以，风切变指数的误差程度关系着计算风机轮毂的高度情况，直接影响此风电场的经济利益。
风切变指数的概念
因为在接地地面层中。风速会随着地面高度的增高而变大，这是因为地面因为比较粗糙而且接地地表面的大气呈垂直状态。风切变指数就是反映风速在相垂直于风面的变化情况。数值的大小就能呈现风速的快慢，数值大风速就快，数值小风速就小。它的计算公式具体如下：
其中α就是指风切变指数；v1就是在第一个高度的时候的风速；v2就是在第二个高度的时候的风速。因为风切变指数是更店面高度的风速变化有关系，因此也会受到大气层环境和地形地貌的影响，换种说法就是地面的粗糙程度会影响风切变指数，而且就算是在同样的地区也会造成不同的风切变指数。所以如果想要准确得到风切变指数就只有依靠实际测得的风速数据计算得出结论。但是因为计算风速数据的工作也是比较有难度的，有多种通过计算实测数据而算出风切变指数的方法。
计算的具体方法
有几种不同的计算方式计算风切变指数，算出来的指数和幂律公式算出高度的风速，分析和比较算出来的数据和实际测得的数据，然后选择精确的数据来判定风切变指数。为了得到更加准确的风切变指数，学者研究了几种不同的计算方法。
（一）收集的所有数据进行计算。得到的每一组实测数据通过公式计算，在求其平均值。
（二）排除风速最小的那一组数据，然后进行计算。一般来说风机的切入风速大约是3-4m/s，所以在这个范围以下的风速其实没有多大分用处，并且还增加了误差，所以排除最小风速对剩下的数据通过指数公司计算在求其平均值。
（三）采用每年的平均风速的数据利用指数公司计算得出。如下表：
以高度为12米和51米的风速计算出风切变化指数，得到的结果分别为0.032、0.068、0.033、-0.03。
（四）采用有特色的速度段的风速计算湍流强度I15在10分钟内平均速度为15m/s以下的风速的湍流值是比较典型的强度值，这是非常重要的数据。要注意选择测量风俗的高度在距离地面（70）米处（14正负0.6m/s）左右的数据最佳，然后通过指数公式算出风切变指数。
（五）借助风廊线拟合，得到的拟合幂律曲线就是能够计算出整个高度的风切变指数，详细的方法就是：每个高度的平均风速画成散点图，然后在利用指数关系拟合曲线，得到的数据就是风切变指数。
如右图：
以上几种方法就是直接或者间接的计算出风切变指数，可以采用几种方法计算出来的数据进行比较分析，这样可以减小之间的误差，得到的风切指数才比较准确。
结束语
综上所述，根据当地的实际风速情况进行风能资源的评估，并且还要进行不同计算数据的比较分析，这样才能较小数据之间的误差，风切变指数的数据更加精准。
参考文献：
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[4] 徐宝清,吴婷婷,李文慧等.风资源评估中风切变指数的研究[J].电力科学与工程,2014,30(7):73-78.
论文作者:张云超
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/18
标签：切变论文; 风速论文; 指数论文; 数据论文; 高度论文; 资源论文; 风能论文; 《电力设备》2016年1期供稿论文;