蒲福风级(Beaufortscale)
英国人弗朗西斯•蒲福在1806年对风进行分级,用以表达风力大小。根据风对地面物体或海面的影响程度而,按强弱将风力划分为0到12,共13个等级,即目前世界气象组织所建议的分级。后来到20世纪50年代,闭,进行过载保护。(参考功率曲线)
IEC(InternationalElectrotechnicalCommission)风力分级
蒲氏风力分级多用于航海和气象学,在风电行业中使用的更多的是用于对某个地点风力进行表述的分级方式:IEC风力分级。
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需要注意的是,IEC风力分级与蒲氏风力分级的表达方式正好相反:级别越高,风力越弱。这种分级表述的是一个地区风力资源的潜能,将一段时间内的风力进行平均,给出折算后的风速(米/秒),用于衡量该地区的风力资源。德国北海以及海滨均属于I级风力地区风速分布,而内陆地区一般属于II级或者III级风力区。
风速计
风速(包括大小、方向和随时间的变化规律等)是用于计算风电机发电量的一个最重要的参数,也是选择适合的风电机种类以及风电场设计的重要参考因素。
一台风电机发电量的变化的速度,跟风速变化幅度的三次方成比例,所以进行风速测量对于建设风电场来说十分重要。也就是说在进行风速测量的时候出现了3%的偏差,那么据此所计算出来的发电量就会出现9%的偏差。(站长注:这里的计算好像有点错误风速分布,我只是照原文翻译。)
由于一年内一个地区的风速会不断的变化,所以在对某个地区进行风速测量以确定该地区风力资源的时候,最少要进行1年;为了减少错误估测的概率和幅度,推荐测量3年的数据,然后再进行估算。
风速计一般都是安装在至少60米的天线杆顶端,从地表到杆顶端之间的风速则通过数学式计算得到。
风杯风速计
图:风杯风速计
风杯风速计是最常见的测风用仪表,由一个中间垂直旋转轴、3-4个风杯以及一个遵从阻力法则且风速成比例的产生电子信号的传感器组成。通过在一段时间内测量该信号的变化可以得到该时间段内风速计的转数或者风杯的转数,用于计算风速。这些数据将会被储存起来,用于日后的计算。
这种风杯风速计的优点是通过很简单的构造来解决了摩擦阻力的问题,几乎无须保养,而且耗电量也十分小(该风速计在运转过程中需要电池);缺点就是整个系统的延缓性,快速短暂的急风几乎无法测量,另外就是其结构所决定的测量范围:只能测量水平方向的风速。
超声波风速计
图:风电机上的两台超声波风速计
超声波风速计是为了研究接近地面的紊流场而研制的。100千赫的超声脉冲以音速往返于''两极”(音箱-麦克-组合)之间。有些风速计上可以装有3对这种''极”。空气流动的变化会与脉冲的波叠加而导致波形的变化,进而导致脉冲往返时间的不一致。这个
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