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摘要：风资源是人们为了可持续发展而开发的新型能源，一般是利用风能来发电。对于风力发电厂的选址，前期的风资源评估尤为重要。在对风资源进行评估的过程中，风速分布又是极为重要的环节。本文将针对风能资源评估的问题，对风速分布的方法进行研究。
关键词：风资源 评估 风速分布 方法
由于我国的地形十分复杂，在风力发电厂建设的过程中，必须要根据地形的不同进行风能资源的评估，找到最合适的建厂地址。对于风能资源评估方法，我国长期依赖国外的相关技术，使我国的风能利用得不到有效发展。所以需要研究风能资源评估的具体方法，使我国能更好的利用风能资源。
一、影响风速的主要因素
（一）垂直高度
根据高度的不同，可以将大气层分为底层、下部摩擦层、上部摩擦层和自由大气层。底层是指地面之上2m范围内的区域，下部摩擦层的范围是2m到100m，上部摩擦层在100m到1000m的范围之内，1000m之上的被称为自由大气层。其中底层与下部摩擦层为地面境界层，自由大气层之下的三个区域统称为摩擦层。
在地面境界层中，空气的流动受到周围环境的影响，所以风速的变化很小。在地面境界层之上的区域内，风速会随高度的增加而增加。风速随高度的变化的公式有很多，最长采用的是指数公式。
（二）地貌地形
地貌地形影响风速的原因很简单，主要是因为山对风的阻挡或是峡谷对风的影响。当风遇到不同的地形时，风速的大小变化是不确定的，主要是会受到风向与谷口轴线之间的夹角等的影响。
（三）地理位置
根据风在移动过程中受到的摩擦阻力来看，风在海上的速度相对而言是最大的，而沿海地区和内陆的风速相对要小。
（四）障碍物影响
风在移动的过程中遇到障碍物时，会因为与障碍物的接触而导致接触点的后方会形成涡流，风速会因此降低，当影响会随风与障碍物的距离增大而减小。
二、测风数据
在对风资源的数据收集工作中，要先建立起完整的风资源监测布局。对于监测地点的经纬度、海拔、植被情况以及地形地貌特征都要有明确的了解，因为这些都会影响到风的速度。如下图所示，对于测风塔的信息要仔细统计。
根据相关标准对上图中的四个测风塔的数据进行统计，统计结果如下表所示。
经过验证，表中的数据均能满足相关标准的要求。据相关研究发现，平均风速是与本地实际情况最为相符的数据，能充分反映风能资源的具体情况。由于风湿捉摸不定的，所以一般会以风速的年平均数据作为计算数据。年平均风速的计算公式如下：其中 为年平均风速，n为选定风速的个数，Vi为逐时风速。
根据以上所列数据，年风速数据的统计分析结果如下表：
三、风速分布图的确定
（一）地形图的矢量化
根据对监测点的数据统计，可以根据实际情况进行地形矢量图的绘制。在地形适量图的绘制过程中要悬着合适的图形比例，等高线的间隔确定要根据实际情况选择。
（二）风资源多元回归模拟
根据监测结果，选用必要的分析软件，以年平均风速为因变量，以各种影响结果的地理因素为自变量进行多元回归的分析。针对以上数据，合适回归方程为
该回归方程不能立即用于预测某个实际问题，因为这个方程是对数据进行估计以合后得出的，还要经过拟合优度检测才能用于实际。
（三）年平均风速分布图
在建立起回归方程后，即可开始风资源分布图的制作。首先要根据风机的轮毂高度确定相应高度的年平均风速分布图，根据监测地区的数字高程栅格数据的水平分辨率，选择网格点的水平分辨率，然后根据回归方程公式，可以计算出每个网格点上轮毂高度的年平均风速。运用相应的软件，在每个网格点的风速值被插入后，即可得到监测区域的风速等值线图。
由于回归方程计算出的数据会与实际值有一些偏差，所以要对数据进行残差订正。对于轮毂高度的离地距离，实际测的的值减去回归方程的计算值就是残差。根据地质统计学原理运用相应软件发展出来的残差，是最佳的结果，这样不但能估计测定值空间变异分布，还能估计测定值方差分布的克里金插值方法。在网格大小与上述高程栅格数据一直的情况下，即可将回归方程计算值与残差相加，实现残差的订正。
（四）验证结果
根据监测区域的情况，可以用软件计算出测量高度的年平均风速。在验证过程中，要选择数据较为完整的测风塔的数据作为作为软件的初始数据，这样才能保证验证的有效性。
四、总结
对于风资源评估过程中的风速分布研究，必须要建立在完整的实验之上。对于通过相关公式计算出的数据，要对其进行相应的验证，对误差进行分析并尽量消除误差。我国对风资源评估的方法相对于国外较少，在对风能的利用上长时间不能取得有效成果。所以我国需要加强在风能利用方面的研究，让大量的风资源成为生产的动力。
参考文献
[1]张健. 风资源评估中风速分布方法研究[D].内蒙古工业大学,2009.
[2]胡毅,张健. 风资源评估中风速分布方法研究[J]. 内蒙古科技与经济,2010,21:76-78.
[3]孙璐. 蒙西风电场风资源的分析评估方法研究[D].
论文作者:孙树伟
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/24
标签：风速论文; 资源论文; 数据论文; 风能论文; 方程论文; 地形论文; 年平均论文; 《电力设备》2016年第2期论文;