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