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风能概念

From Windpower Guided Tour

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风能参考手册 第1部分:风能概念

单位缩写
米 = 英尺
秒 = 秒
时 = 小时
牛 = 牛顿
瓦 = 瓦特
马力 = 马力
焦 = 焦耳
卡 = 卡路里
吨 = 吨油当量
赫 = 赫兹 每秒周期

10 -12 = 皮 = 1/1000,000,000,000
10 -9 = 纳 = 1/1000,000,000
10 -6 = 微 = 1/1000,000
10 -3 = 毫 = 1/1000
10 3 = 千 = 1,000 = thousands
10 6 = 兆 = 1,000,000 = millions
10 9 = G giga = 1,000,000,000
10 12 = T tera = 1,000,000,000,000
10 15 = P peta = 1,000,000,000,000,000
风速
1 m/s = 3.6 km/h = 2.237 英里/小时 = 1.944 节
1节 = 每小时1海里 = 0.5144 m/s = 1.852 km/h = 1.125 英里/小时
风速等级
距地面10米高处风速
等级
风名
m/s
knots
0.0-0.4
0.0-0.9
0
无风
0.4-1.8
0.9-3.5
1
轻风
1.8-3.6
3.5-7.0
2
3.6-5.8
7-11
3
5.8-8.5
11-17
4
和风
8.5-11
17-22
5
劲风
11-14
22-28
6
强风
14-17
28-34
7
17-21
34-41
8
大风
21-25
41-48
9
25-29
48-56
10
暴风
29-34
56-65
11
>34
>65
12
台风或飓风
粗糙度等级和粗糙尺度
在欧洲风能图谱(European Wind Atlas)中,表面粗糙度等级是以粗糙尺度(单位:米)为基础定义的,即理论上风速为0的高度。ln是自然对数函数
如果(尺度 <= 0.03)
等级= 1.699823015 + ln(length)/ln(150)
如果(尺度 > 0.03
等级= 3.912489289 + ln(length)/ln(3.3333333)

您可以使用下面的计算器,输入值可以是表面粗糙尺度或者粗糙度等级。
请在程序完全加载后再使用本计算器。
CALCULATOR
Roughness Class Calculator
Roughness length in m =
Roughness class
 
粗糙度等级和粗糙尺度对照表
粗糙度等级
粗糙尺度
能量系数(百分比)
地貌类型
0
0.0002
100
水面
0.5
0.0024
73
完全开放的光滑地表,如混凝土机场跑道、修剪过的草坪等
1
0.03
52
没有围墙、篱笆的开放性农场,且建筑物非常分散。弧度很小的小山丘
1.5
0.055
45
有一些房屋的农田,防护林不超过8米高,且相隔1.25千米
2
0.1
39
有一些房屋的农田,防护林不超过8米高,且相隔500米
2.5
0.2
31
有许多房屋、灌木和植物的农田,或者8米高的防护林相距约250米
3
0.4
24
有许多高大防护林、森林的乡村、小城镇、农田,以及非常粗糙不平的地带
3.5
0.8
18
有高层建筑的大城市
4
1.6
13
有摩天大楼及许多高层建筑的特大城市
根据欧洲风能图谱的定义。实例请参见“风速仪算”一节

标准大气压下的空气密度
温度摄氏度
温度华氏度
密度 干燥空气kg/m3
最大含水量kg/m 3
-25
-13
1,423
-20
-4
1,395
-15
5
1,368
-10
14
1,342
-5
23
1,317
0
32
1,292
0,005
5
41
1,269
0,007
10
50
1,247
0,009
15
59
1,225 *)
0,013
20
68
1,204
0,017
25
77
1,184
0,023
30
86
1,165
0,030
35
95
1,146
0,039
40
104
1,127
0,051
*) 在温度为15° C,一个标准大气压下,海平面处,的干燥空气密度被用作风电行业的标准

空气粘度
Temperature
° Celsius
μ
20
1.80 E -5
1.50 E -5
50
1.95 E -5
1.79 E -5
 
注:E -5是指数表示法,即乘以0.00001
风功率 **)
 m/s
W/m 2
m/s
W/m 2
m/s
W/m 2
0
0
8
313.6
16
2508.8
1
0.6
9
446.5
17
3009.2
2
4.9
10
612.5
18
3572.1
3
16.5
11
815.2
19
4201.1
4
39.2
12
1058.4
20
4900.0
5
76.2
13
1345.7
21
5672.4
6
132.3
14
1680.7
22
6521.9
7
210.1
15
2067.2
23
7452.3
**) F相当于海平面上,15° C时,一个标准大气压下的干燥空气的密度:1.225 kg/m 3
公式:风功率(瓦/平方米)=0.5 * 1.225 * v 3 中,风速单位为m/s
警告:
虽然风功率是指风在某一个速度时的功率,例如风速为7 m/s时,风功率为210 W/m2,但您应该注意的是,现场的平均风速为7 m/s时,平均风功率却通常是以上值的两倍。要理解这一点,请参阅导读中从威布尔分布到功率密度函数这一部分的内容。
标准风力等级定义(美国使用)
Class
30米高
50米高
风速米/秒
风功率瓦/平方米
风速米/秒
风功率瓦/平方米
1
0-5.1
0-160
0-5.6
0-200
2
5.1-5.9
160-240
5.6-6.4
200-300
3
5.9-6.5
240-320
6.4-7.0
300-400
4
6.5-7.0
320-400
7.0-7.5
400-500
5
7.0-7.4
400-480
7.5-8.0
500-600
6
7.4-8.2
480-640
8.0-8.8
600-800
7
8.2-11.0
640-1600
8.8-11.9
800-2000

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