风玫瑰图
From Windpower Guided Tour
风玫瑰图
你会注意到,就像在风能资源一节所讨论的那样,强风通常来自于某一特定的方向。
为了表示风速分布的信息以及风向变化的频率,人们就依据风速和风向的气象观测数据画一张图,这就是所说的玫瑰图。
这张图表明了位于法国大西洋岸边的布雷斯特风玫瑰图。
我们将这个罗盘分成12个扇形区域,每一个30度(风玫瑰图也可以分成8个或者16个扇形,但是12个扇形是欧洲风能图谱的标准组合,这里的玫瑰图就来至于该图谱。)。
12个最外层半径,及每一区域楔形的宽度给出了12个风向的相对频度,也就是说,代表了有多少百分比的时间风从哪个方向吹过来。
第二个楔形给出了同类的信息,只是乘上了每一特殊方向上的平均风速。各扇形的结果相加则规范到百分之百。这告诉我们,每一扇形对这一特定位置平均风速的贡献。
最内层楔形(红色)给出了如第一层同类的信息,只是乘上了每一特殊方向上风速的立方。其结果也可以归为百分之百。这告诉我们,每一扇形对这一特定位置的风能有多少贡献。
请记住:正如我们在风能一节中所讨论的,风能是随风速的立方而变化。所以,红楔形实际上是我们最感兴趣的一部分。红色楔形告诉我们,在哪个方向上能发现最大的功率去驱动我们的风机。
在这个例子中,我们能够看到主风向为西南,正如我们在全球风那一节所预测的一样。
风玫瑰图给我们提供了不同方向上相对风速的信息,即提供了三组数据(频率,平均风速及风速立方的平均),其中两组都是由第一组乘上某一数而得。最大楔形精确地同图中的最大外环半径相匹配。
风玫瑰图的变化
从一个位置到另一个位置风玫瑰图是变化的。它们实际上构成了气象印记。举个例子,看一下法国Caen地区的风玫瑰图,该地点只在Brest北部150km。尽管主风向西南风是相同的,实际上你会注意到所有的风能都来自西部和西南部。所以,在这个场址我们不需要太多关心其它风向的变化
相邻区域的风玫瑰图往往很相似。所以,实际上从周围观测站中借用风玫瑰图做些改动(取其平均值)有时是安全的。如果你遇到复杂的地形,即不同走向的山地和山谷,或者面向不同方向的海岸线,简单地假设借用周围的风玫瑰图一般是不安全的。
再说一遍,风玫瑰图只是告诉你风向的相对分布,并不反映平均风速的实际水平。
如何使用风玫瑰图
在风机选址时,看风玫瑰图是极其有用的。如果大部分风能都来至于一个特定的方向,那么当你在场址布置风机时,就要那个方向上的障碍尽可能少,地形尽可能平坦。
在所举例子中,多数风能都来至于西南。因此不需要非常关心风机东部或东南部的障碍,因为实际上没有多少风能从这些方向来。
但是应当注意,风图谱每年可能有变化,风能也就有变化(典型情况变化10%左右)。因此,最好要从测风几年的观察站得到一个可以信赖的平均值。大型风场的规划者通常依靠一年的局域测风,然后使用附近气象站的长期气象观测数据来调整他们自己的测量数据,以便获得可靠的长期平均值。
因为这一风玫瑰图取自欧洲风能图谱,我们有理由确信它是可靠的。欧洲风能图谱包含有每一测站的描述,所以对气流可能有的局部扰动我们会给予提醒。在选择风机场址那一节,我们重温一下使用气象数据的陷阱。

