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风能资源统计与计算——风能可利用时间
6 e1 j+ A; s" i* h, r4 F: p, z2 z在风速概率分布确定以后,还可以计算风能的可利用时间。有效风力范围内的风能可利用时间可以由下式求得 : 7 X" s. x" w' {% i! k: @' I
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由上可知,只要给定了威布尔分布参数c和k之后,平均风功率密度、有效风功率密度,风能可利用小时数都可以方便地求得。另外,知道了分布参数c、k,风速的分布型式便给定了,具体风力发电机组设计的各个参数同样可以加以决定,而毋须逐一查阅和重新统计所有的风速观测资料。它无疑给实际使用带来许多方便。一些研究结果还表明,威布尔分布不仅可用于拟合地面风速分布,也可用于拟合高层风速分布。其参数在近地层中随高度的变化很有规律。当我们知道了一个高度风速的威布尔分布参数,便不难根据这种规律求出近地层中任意高度风速的威布尔分布参数。由于这些特点,使得用威布尔分布拟合风速频率分布较之用其它分布拟合更为方便。" h1 V* T% K; p( c, [( a
( p) w4 i5 ^$ o& ~* w风能资源统计与计算——风能密度
g) M5 }! ` O u( w平均风能密度
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0 u; _0 k) g+ q5 K- n有效风速和有效风能密度+ R E; N$ t, X% _" r
风力机械要根据当地的风况确定一个风速来确定风力机的额定功率,该风速称为“设计风速”或“额定风速”,它与“额定功率”相对应。由于风的随机性的不稳定,风力机械不可能始终在额定风速下运行。因此风力机械就有一个工作风速范围,即从切入风速到切出速度,称为工作风速,即有效风速。切入风速到切出速度(V1-V2)之间的风能称为有效风能。依此计算的风能密度称为有效风能密度。
. b$ ^1 W7 N: t% |" t( w根据国标 GB8974-88风力机名词术语的定义:
, M: Q f5 T8 n4 O5 Z起动风速:风力机风轮由静止开始转动并能连续运转的最小风速;3 V. M1 T3 k, g0 U/ ?; y
切入风速:风力机对额定负载开始有功率输出时的最小风速;
/ [, q! Y5 G3 }& V* N j: b切出风速:由于调节器的作用使风力机对额定负载停止功率输出的风速;
" i5 ^! F: C. H$ V+ `3 M* ~' n工作风速:风力机对额定负载有功率输出的风速范围,一般为 3~ 2 0 m/ s。
N6 {9 o7 P! [. i从定义上可以看出,低于起动风速,风力机不能运行,而高于切出风速继续运行,风力机将会严重损坏,甚至造成人身事故,这尤其要引起人们的重视。
+ ?8 j5 o q6 a, x9 V7 n根据(10)式计算有效风能密度。在有效风速范围(风力发电机组切入风速到切出风速之间的范围)内,设风速分布为p'(V),风速立方的数学期望为:
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