本書涵蓋從風資源工程學、風數據分析到風能氣象學等與風資源技術相關的幾乎全部知識領域，並與國際前沿接軌。作者從事這方面技術工作多年，積累了豐富的工程實踐經驗。本書所涉及的內容都來源於作者的實際工作，以期具有較高的理論和實踐指導價值。本書的宗旨是為讀者搭建風資源與微觀選址的知識體系，並建立科學的理念。讀者可以根據本書指引，對感興趣的話題深入研究，起到拋磚引玉的作用。但對於一般讀者，本書應該足以應對風資源技術的日常工作。相比之下，本書可能更適合對理論感興趣，並有一定數學基礎，尤其是機率統計學基礎的讀者。
基本介紹
- 中文名：風資源與微觀選址:理論基礎與工程套用
- 外文名：Wind Resource and Micro-siting:Science and Engineering
- 作者：張懷全
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：243頁
- 開本：16
- 品牌：機械工業出版社
- 類型：科技
- 出版日期：2013年6月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111421658
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
《風資源與微觀選址:理論基礎與工程套用》涵蓋從風資源工程學、風數據分析到風能氣象學等與風資源技術相關的幾乎全部知識領域，並與國際前沿接軌。作者從事這方面技術工作多年，積累了豐富的工程實踐經驗。《風資源與微觀選址:理論基礎與工程套用》所涉及的內容都來源於作者的實際工作，以期具有較高的理論和實踐指導價值。
作者簡介
張懷全，2006年獲得清華大學碩士學位，2008年進入風電行業，2009年在美國芝加哥獲得WAsP認證，並一直從事風資源評估相關的技術及管理工作。進入風電行業之初，就職於世界領先的風力發電機製造商Vestas，並在丹麥總部接受系統的專業培訓。
圖書目錄
前言
第1章緒論
1.1風資源評估學科介紹
1.2風氣候
1.2.1全球風氣候
1.2.2中尺度風氣候
1.2.3局地風氣候
1.3風資源的不確定性
第2章風資源與微觀選址工程（上）
2.1地表粗糙度
2.1.1粗糙度長度
2.1.2粗糙度與風廓線
2.1.3內部邊界層
2.1.4粗糙長度改變模型
2.1.5置換高度
2.1.6風切變
2.2地形加速效應
2.2.1水平風加速廓線
2.2.2垂直風加速廓線
2.2.3地形分類
2.2.4崎嶇指數
2.3障礙物遮擋效應
2.3.1風速降低效應
2.3.2湍流增加效應
2.4風力發電機組的尾流
2.4.1尾流的基本結構特徵
2.4.2尾流中風速減低效應的計算模型
2.4.3尾流中湍流強度增加的計算模型
2.4.4大型風電場的尾流
2.4.5複雜風電場的尾流
第3章風資源與微觀選址工程（下）
3.1風圖譜分析與應用程式
3.1.1基本原理
3.1.2風流模型
3.1.3模型的適用性
3.1.4複雜地形修正
3.2計算流體力學模型簡述
3.2.1計算流體力學概述
3.2.2流體與流動的基本特性
3.2.3控制方程
3.2.4邊界條件與初始條件
3.2.5格線化
3.2.6解析離散方程
3.2.7計算結果處理與顯示
3.3測風塔的代表性
3.3.1風氣候相似
3.3.2地形地貌相似
3.3.3障礙物遮擋效應相似
3.4微觀選址
3.4.1排布效率
3.4.2載荷風況
3.4.3微觀選址的流程
3.4.4現場定點及微調
3.4.5扇區管理
3.4.6風資源評估與微觀選址報告
第4章風數據統計分析
4.1風數據時間序列
4.1.1隨機現象
4.1.2平均值與標準差
4.1.3平均風速時間序列
4.1.4湍流強度時間序列
4.1.5風向時間序列
4.2風速的機率密度分布
4.2.1機率密度分布
4.2.2平均風速的計算
4.2.3威布爾機率密度分布
4.2.4威布爾累計機率分布
4.2.5威布爾分布的參數估計
4.2.6威布爾分布的決定係數
4.2.7瑞利分布
4.2.8風玫瑰圖
4.3風功率密度與風能轉化
4.3.1風功率密度計算
4.3.2貝茲極限
4.3.3風功率轉化係數
4.3.4風力發電機組的功率曲線
第5章風數據長期修正
5.1風數據相關性分析
5.1.1風數據相關性的影響因素
5.1.2隨機變數的相關性
5.1.3平均時間周期影響
5.1.4偏度與峰度
5.2風數據回歸分析及預測
5.2.1回歸分析方法
5.2.2風數據有效性
5.2.3簡單線性模型
5.2.4方差比例模型
5.2.5二維線性回歸模型
5.2.6威布爾參數縮放模型
5.2.7多項式模型
5.2.8莫蒂默模型
5.2.9人工神經網路模型
5.2.10WindPRO矩陣模型
5.3預測的不確定性分析
5.3.1同期風數據長度
5.3.2殘差與決定係數
5.3.3預測值標準差的測量與估計
5.4再分析數據的套用
5.4.1氣壓高度與σ高度
5.4.2再分析數據的一致性
5.4.3再分析數據套用的不確定性
第6章風資源評估的不確定性
6.1統計不確定性
6.1.1常態分配函式特性
6.1.2不確定度計算
6.1.3超越機率
6.1.4平均風速敏感度分析
6.2損耗折減及其不確定度
6.2.1尾流折減
6.2.2可利用率折減
6.2.3功率曲線折減
6.2.4電氣損耗
6.2.5環境損耗
6.2.6縮減損耗
6.3偏差修正及其不確定度
6.3.1平均風速長期修正
6.3.2複雜風場RIX修正
6.3.3超大型風場的模型問題
6.3.4功率曲線修正
6.4風數據的不確定度
6.4.1風數據質量
6.4.2威布爾分布決定係數
6.4.3風速年度波動
6.4.4未來風氣候趨勢
6.5風流模型的不確定度
6.5.1垂直外推
6.5.2水平外推
6.5.3地表形態相似度
6.5.4森林
6.5.5風流模型不確定度小結
6.6不確定度分析案例
第7章極端風況
7.1Gumbel極值分布
7.2極大風速估計
7.2.1獨立大風事件
7.2.2經典Gumbel極值分布法
7.2.3柏拉圖極值分布法
7.3極端風況
7.3.1極大陣風
7.3.2極端風向變化
7.3.3極端風切變
7.3.4極端湍流
7.4颱風
第8章風數據的測量
8.1杯式風速儀
8.1.1杯式風速儀的動力平衡
8.1.2杯式風速儀的測量值
8.1.3杯式風速儀的標定
8.1.4杯式風速儀的動態特性
8.1.5杯式風速儀的選擇
8.2測風塔的安裝規範
8.2.1實心圓柱形塔
8.2.2空心三角架塔
8.2.3支桿與附屬檔案
8.2.4切變氣流
8.2.5風向儀的安裝
8.2.6測風塔安裝推薦標準
8.2.7測風塔安裝的氣候因素
8.2.8風數據的不確定性評估
8.3測風塔的管理與維護
8.3.1測風塔安裝報告
8.3.2測風塔驗收
8.3.3測風塔監控與維護
8.4其他種類測風儀器介紹
8.4.1螺旋推進式測風儀
8.4.2超音波測風儀
8.4.3聲雷達測風儀
8.4.4雷射雷達測風儀
第9章大氣概論與空氣密度
9.1乾潔大氣
9.1.1乾潔大氣的成分
9.1.2乾潔大氣狀態方程
9.2濕潤大氣
9.2.1水汽壓
9.2.2相對濕度與絕對濕度
9.2.3濕潤空氣的狀態方程
9.3大氣壓力
9.3.1位勢高度與幾何高度
9.3.2大氣靜力學平衡
9.3.3溫度隨高度的變化
9.3.4標準大氣
9.3.5氣壓隨時間的變化
9.4風場空氣密度計算
9.4.1乾燥空氣的密度
9.4.2濕潤空氣的密度
9.4.3空氣密度隨高度變化
9.4.4空氣密度隨濕度和壓力的變化
9.4.5溫度範圍計算
第10章邊界層氣象
10.1大氣熱力結構分層
10.1.1對流層
10.1.2平流層
10.1.3中間層
10.1.4熱層
10.2大氣邊界層
10.2.1邊界層的基本特徵
10.2.2邊界層內的風和氣流
10.2.3大氣邊界層的厚度和結構
10.2.4變數的時間和空間尺度
10.2.5風的平均值與湍流部分
10.3大氣湍流
10.3.1湍流的基本特徵
10.3.2湍流的產生機制及物理過程
10.3.3泰勒假設
10.3.4湍流動能
10.3.5湍流通量與雷諾平均
10.4大氣邊界層穩定度
10.4.1大氣穩定度特徵
10.4.2垂直風切變
第11章大氣環流及天氣系統
11.1基本大氣環流
11.1.1壓力梯度、力和風
11.1.2地轉風
11.1.3地球能量平衡
11.1.4三圈環流模型
11.1.5極鋒與斜壓不穩定
11.2天氣尺度天氣系統
11.2.1氣旋與反氣旋
11.2.2天氣前鋒
11.2.3熱帶風暴
11.3中尺度天氣系統
11.3.1中尺度定義
11.3.2地形影響
11.3.3對流和雷暴
11.3.4海陸風
11.3.5坡風和谷風
11.3.6低空急流
11.3.7下坡風暴
11.4數值模擬及天氣預報
11.4.1物理公式
11.4.2格線和邊界條件
11.4.3中尺度氣象模型的不確定性
11.4.4中尺度氣象模型的套用
第12章風電場的環境與健康影響
12.1生物影響
12.1.1鳥類和蝙蝠
12.1.2陸地生物
12.1.3植被
12.2視覺污染
12.2.1光影閃變現象
12.2.2光影閃變影響評估
12.2.3風景美學
12.3噪聲污染
12.3.1風力發電機的噪聲曲線
12.3.2聲壓級計算
12.3.3聲強級的合成
12.4其他環境與健康影響
12.4.1公共健康與安全
12.4.2無線通信
12.4.3固體及危險廢棄物
12.4.4空氣品質及氣候影響
第13章風力發電機組的功率性能測試
13.1確定測試扇區
13.1.1測風塔的位置
13.1.2測量的扇區
13.2風電場校準及其不確定性
13.2.1不需要校準的簡單地形
13.2.2用兩個測風塔校準風電場
13.2.3用機艙風速儀校準風電場
13.2.4風電場校準參數的驗證
13.2.5風電場校準的不確定性
13.3測試數據的採集與處理
13.3.1數據採集
13.3.2數據標準化
13.3.3測量功率曲線的確定
13.4使用機艙風數據測試功率曲線
13.4.1機艙風速與自由風速的關係
13.4.2機艙風速生成的功率曲線
13.5影響功率性能的其他因素
13.5.1湍流對功率性能的影響
13.5.2風切變對功率性能的影響
13.5.3入流角對功率性能的影響
第14章風力發電機的載荷
14.1載荷工況
14.1.1設計情形
14.1.2風況條件
14.1.3設計載荷工況
14.2載荷類型
14.2.1慣性和重力載荷
14.2.2空氣動力載荷
14.2.3功能性載荷
14.2.4其他風源載荷
14.2.5非風源載荷
14.3載荷計算
14.3.1氣動力彈性載荷計算
14.3.2疲勞載荷與SN曲線
14.3.3應力區間分布
14.3.4等效載荷
14.3.5載荷計算的不確定性
14.3.6極端載荷
14.4風力發電機載荷的術語定義
附錄
附錄AIEC對風力發電機組的
分類標準
附錄B風電場氣象及環境
參數表
附錄C常用公式表
參考文獻
第1章緒論
1.1風資源評估學科介紹
1.2風氣候
1.2.1全球風氣候
1.2.2中尺度風氣候
1.2.3局地風氣候
1.3風資源的不確定性
第2章風資源與微觀選址工程（上）
2.1地表粗糙度
2.1.1粗糙度長度
2.1.2粗糙度與風廓線
2.1.3內部邊界層
2.1.4粗糙長度改變模型
2.1.5置換高度
2.1.6風切變
2.2地形加速效應
2.2.1水平風加速廓線
2.2.2垂直風加速廓線
2.2.3地形分類
2.2.4崎嶇指數
2.3障礙物遮擋效應
2.3.1風速降低效應
2.3.2湍流增加效應
2.4風力發電機組的尾流
2.4.1尾流的基本結構特徵
2.4.2尾流中風速減低效應的計算模型
2.4.3尾流中湍流強度增加的計算模型
2.4.4大型風電場的尾流
2.4.5複雜風電場的尾流
第3章風資源與微觀選址工程（下）
3.1風圖譜分析與應用程式
3.1.1基本原理
3.1.2風流模型
3.1.3模型的適用性
3.1.4複雜地形修正
3.2計算流體力學模型簡述
3.2.1計算流體力學概述
3.2.2流體與流動的基本特性
3.2.3控制方程
3.2.4邊界條件與初始條件
3.2.5格線化
3.2.6解析離散方程
3.2.7計算結果處理與顯示
3.3測風塔的代表性
3.3.1風氣候相似
3.3.2地形地貌相似
3.3.3障礙物遮擋效應相似
3.4微觀選址
3.4.1排布效率
3.4.2載荷風況
3.4.3微觀選址的流程
3.4.4現場定點及微調
3.4.5扇區管理
3.4.6風資源評估與微觀選址報告
第4章風數據統計分析
4.1風數據時間序列
4.1.1隨機現象
4.1.2平均值與標準差
4.1.3平均風速時間序列
4.1.4湍流強度時間序列
4.1.5風向時間序列
4.2風速的機率密度分布
4.2.1機率密度分布
4.2.2平均風速的計算
4.2.3威布爾機率密度分布
4.2.4威布爾累計機率分布
4.2.5威布爾分布的參數估計
4.2.6威布爾分布的決定係數
4.2.7瑞利分布
4.2.8風玫瑰圖
4.3風功率密度與風能轉化
4.3.1風功率密度計算
4.3.2貝茲極限
4.3.3風功率轉化係數
4.3.4風力發電機組的功率曲線
第5章風數據長期修正
5.1風數據相關性分析
5.1.1風數據相關性的影響因素
5.1.2隨機變數的相關性
5.1.3平均時間周期影響
5.1.4偏度與峰度
5.2風數據回歸分析及預測
5.2.1回歸分析方法
5.2.2風數據有效性
5.2.3簡單線性模型
5.2.4方差比例模型
5.2.5二維線性回歸模型
5.2.6威布爾參數縮放模型
5.2.7多項式模型
5.2.8莫蒂默模型
5.2.9人工神經網路模型
5.2.10WindPRO矩陣模型
5.3預測的不確定性分析
5.3.1同期風數據長度
5.3.2殘差與決定係數
5.3.3預測值標準差的測量與估計
5.4再分析數據的套用
5.4.1氣壓高度與σ高度
5.4.2再分析數據的一致性
5.4.3再分析數據套用的不確定性
第6章風資源評估的不確定性
6.1統計不確定性
6.1.1常態分配函式特性
6.1.2不確定度計算
6.1.3超越機率
6.1.4平均風速敏感度分析
6.2損耗折減及其不確定度
6.2.1尾流折減
6.2.2可利用率折減
6.2.3功率曲線折減
6.2.4電氣損耗
6.2.5環境損耗
6.2.6縮減損耗
6.3偏差修正及其不確定度
6.3.1平均風速長期修正
6.3.2複雜風場RIX修正
6.3.3超大型風場的模型問題
6.3.4功率曲線修正
6.4風數據的不確定度
6.4.1風數據質量
6.4.2威布爾分布決定係數
6.4.3風速年度波動
6.4.4未來風氣候趨勢
6.5風流模型的不確定度
6.5.1垂直外推
6.5.2水平外推
6.5.3地表形態相似度
6.5.4森林
6.5.5風流模型不確定度小結
6.6不確定度分析案例
第7章極端風況
7.1Gumbel極值分布
7.2極大風速估計
7.2.1獨立大風事件
7.2.2經典Gumbel極值分布法
7.2.3柏拉圖極值分布法
7.3極端風況
7.3.1極大陣風
7.3.2極端風向變化
7.3.3極端風切變
7.3.4極端湍流
7.4颱風
第8章風數據的測量
8.1杯式風速儀
8.1.1杯式風速儀的動力平衡
8.1.2杯式風速儀的測量值
8.1.3杯式風速儀的標定
8.1.4杯式風速儀的動態特性
8.1.5杯式風速儀的選擇
8.2測風塔的安裝規範
8.2.1實心圓柱形塔
8.2.2空心三角架塔
8.2.3支桿與附屬檔案
8.2.4切變氣流
8.2.5風向儀的安裝
8.2.6測風塔安裝推薦標準
8.2.7測風塔安裝的氣候因素
8.2.8風數據的不確定性評估
8.3測風塔的管理與維護
8.3.1測風塔安裝報告
8.3.2測風塔驗收
8.3.3測風塔監控與維護
8.4其他種類測風儀器介紹
8.4.1螺旋推進式測風儀
8.4.2超音波測風儀
8.4.3聲雷達測風儀
8.4.4雷射雷達測風儀
第9章大氣概論與空氣密度
9.1乾潔大氣
9.1.1乾潔大氣的成分
9.1.2乾潔大氣狀態方程
9.2濕潤大氣
9.2.1水汽壓
9.2.2相對濕度與絕對濕度
9.2.3濕潤空氣的狀態方程
9.3大氣壓力
9.3.1位勢高度與幾何高度
9.3.2大氣靜力學平衡
9.3.3溫度隨高度的變化
9.3.4標準大氣
9.3.5氣壓隨時間的變化
9.4風場空氣密度計算
9.4.1乾燥空氣的密度
9.4.2濕潤空氣的密度
9.4.3空氣密度隨高度變化
9.4.4空氣密度隨濕度和壓力的變化
9.4.5溫度範圍計算
第10章邊界層氣象
10.1大氣熱力結構分層
10.1.1對流層
10.1.2平流層
10.1.3中間層
10.1.4熱層
10.2大氣邊界層
10.2.1邊界層的基本特徵
10.2.2邊界層內的風和氣流
10.2.3大氣邊界層的厚度和結構
10.2.4變數的時間和空間尺度
10.2.5風的平均值與湍流部分
10.3大氣湍流
10.3.1湍流的基本特徵
10.3.2湍流的產生機制及物理過程
10.3.3泰勒假設
10.3.4湍流動能
10.3.5湍流通量與雷諾平均
10.4大氣邊界層穩定度
10.4.1大氣穩定度特徵
10.4.2垂直風切變
第11章大氣環流及天氣系統
11.1基本大氣環流
11.1.1壓力梯度、力和風
11.1.2地轉風
11.1.3地球能量平衡
11.1.4三圈環流模型
11.1.5極鋒與斜壓不穩定
11.2天氣尺度天氣系統
11.2.1氣旋與反氣旋
11.2.2天氣前鋒
11.2.3熱帶風暴
11.3中尺度天氣系統
11.3.1中尺度定義
11.3.2地形影響
11.3.3對流和雷暴
11.3.4海陸風
11.3.5坡風和谷風
11.3.6低空急流
11.3.7下坡風暴
11.4數值模擬及天氣預報
11.4.1物理公式
11.4.2格線和邊界條件
11.4.3中尺度氣象模型的不確定性
11.4.4中尺度氣象模型的套用
第12章風電場的環境與健康影響
12.1生物影響
12.1.1鳥類和蝙蝠
12.1.2陸地生物
12.1.3植被
12.2視覺污染
12.2.1光影閃變現象
12.2.2光影閃變影響評估
12.2.3風景美學
12.3噪聲污染
12.3.1風力發電機的噪聲曲線
12.3.2聲壓級計算
12.3.3聲強級的合成
12.4其他環境與健康影響
12.4.1公共健康與安全
12.4.2無線通信
12.4.3固體及危險廢棄物
12.4.4空氣品質及氣候影響
第13章風力發電機組的功率性能測試
13.1確定測試扇區
13.1.1測風塔的位置
13.1.2測量的扇區
13.2風電場校準及其不確定性
13.2.1不需要校準的簡單地形
13.2.2用兩個測風塔校準風電場
13.2.3用機艙風速儀校準風電場
13.2.4風電場校準參數的驗證
13.2.5風電場校準的不確定性
13.3測試數據的採集與處理
13.3.1數據採集
13.3.2數據標準化
13.3.3測量功率曲線的確定
13.4使用機艙風數據測試功率曲線
13.4.1機艙風速與自由風速的關係
13.4.2機艙風速生成的功率曲線
13.5影響功率性能的其他因素
13.5.1湍流對功率性能的影響
13.5.2風切變對功率性能的影響
13.5.3入流角對功率性能的影響
第14章風力發電機的載荷
14.1載荷工況
14.1.1設計情形
14.1.2風況條件
14.1.3設計載荷工況
14.2載荷類型
14.2.1慣性和重力載荷
14.2.2空氣動力載荷
14.2.3功能性載荷
14.2.4其他風源載荷
14.2.5非風源載荷
14.3載荷計算
14.3.1氣動力彈性載荷計算
14.3.2疲勞載荷與SN曲線
14.3.3應力區間分布
14.3.4等效載荷
14.3.5載荷計算的不確定性
14.3.6極端載荷
14.4風力發電機載荷的術語定義
附錄
附錄AIEC對風力發電機組的
分類標準
附錄B風電場氣象及環境
參數表
附錄C常用公式表
參考文獻
