中国风能详查区近地层风速的日变化及垂直变化特征分析

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本文根据2009年12月1日~2010年11月30日中国风能资源评估项目测风塔观测资料,按季节对不同地区70m测风塔的风速日变化特征进行了分析,并依据测风塔上10m、30m、50m和70m四个高度上风速数据,计算和分析了不同稳定性条件下度近地层风速各季节的垂直变化特征,主要结论如下;   ⑴全国大部分风能详查区70m高度四季平均风速的日变化特征大致相同:上午最小、随后逐步增大,至午后达到一天中的最大值;位于沿海地区的风速日变化特征与全国风速日变化特征类似,但日变化振幅较小;而位于山顶测风塔的风速达到一天中最小值的时间比全国平均延后2h左右,在中午前达到一天中的最小值,然后缓慢爬升,直到00时左右达到一天中的最大值。   ⑵风能详查区的70m高度风速平均日变化幅度存在明显的区域性差异:大致由东南沿海向西北高原逐级递增,在长江中下游平原、东南沿海地区风速日标准差较小,而内蒙古高原、西北部山区的风速日标准差较大。一年中,春季风速日变化幅度最大,其中3月份达到最大值的站点最多,夏、秋季风速日变化幅度较小。   ⑶根据10m、30m、50m和70m高度的风速资料,采用最小二乘法拟合风速垂直切变指数,再通过云量、太阳辐射对各地的稳定度条件进行了分析。结果表明:不同稳定度条件下,风切变指数的大小存在地域差别:东北地区北部、30°N以北的沿海等地区风切变较大;华北地区、浙闽沿海地区等地风切变较小。   ⑷利用风随高度呈幂指数和对数变化两种不同的拟合方法,得到风速的垂直切变指数误差都很小,但两种拟合方法的差异并不显著。在不同的稳定度条件下,大多数风能详查区风切变关系接近指数律,风切变接近对数律的地区较少,主要位于山谷、河谷、盆地以及沿海等海拔较低的地区。   ⑸利用两种拟合方式,对全国各风能资源详查区测风塔的风切变进行统计发现:风速垂直切变指数都随着大气稳定度的增大而增大;同一类大气层结条件下,风速切变的季节性差异较小。
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