GB/T 31724-2015 风能资源术语

　　ICS 07. 060 A 47

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 31724—2015

　　风 能 资 源 术 语

　　Terminologiesofwind energy resource

　　2015-06-02发布 2016-01-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 31724—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国气象局提出并归 口 。

　　本标准起草单位 : 中国气象局公共气象服务中心 、中国气象科学研究院 。

　　本标准主要起草人 : 杨振斌 、袁春红 、宋丽莉 、朱蓉 、薛桁 、朱瑞兆 。

　　风 能 资 源 术 语

　　1 范围

　　本标准界定了风能资源常用基本术语和定义 。

　　本标准适用于风能资源的测量 、计算和评估 , 以及风能资源的开发利用等相关领域 。

　　2 术语和定义

　　2. 1

　　气温 airtemperature

　　表示空气冷热程度的物理量 。

　　注 : 改写 QX/T 50—2007,定义 3. 1。

　　2.2

　　平均气温 mean airtemperature

　　一定时段内气温的平均值 。

　　2.3

　　日平均气温 daily mean airtemperature

　　一天 24h 的平均气温 。

　　2.4

　　最高气温 maximum airtemperature

　　一定时段内气温的最高值 。

　　[QX/T 50—2007,定义 3. 7] 2.5

　　最低气温 minimum airtemperature

　　一定时段内气温的最低值 。

　　[QX/T 50—2007,定义 3. 8] 2.6

　　平均最高气温 mean maximum airtemperature

　　一定时段内最高气温的平均值 。

　　2.7

　　平均最低气温 mean minimum airtemperature

　　一定时段内最低气温的平均值 。

　　2. 8

　　极端最高气温 extrememaximum airtemperature

　　一定时段内最高气温的最大值 。

　　GB/T 31724—2015

　　2.9

　　极端最低气温 extrememinimum airtemperature

　　一定时段内最低气温的最小值 。

　　2. 10

　　气压 atmosphericpressure

　　大气的压强 。通常用单位横截面积上所承受的垂直气柱的重量表示 。

　　[QX/T 49—2007,定义 3. 1]

　　2. 11

　　水汽压 vapourpressure

　　空气中水汽部分作用在单位面积上的压力 。

　　[QX/T 50—2007,定义 3. 3]

　　2. 12

　　饱和水汽压 saturation vapourpressure

　　一定的温度和气压下 ,湿空气达到饱和时的水汽压 。

　　[QX/T 50—2007,定义 3. 4]

　　2. 13

　　相对湿度 relativehumidity

　　空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比 , 以百分数( %)表示 。

　　[QX/T 50—2007,定义 3. 5]

　　2. 14

　　风 wind

　　空气的流动现象 ,其定量描述以矢量表达 ,通常用风向和风速表示 。

　　2. 15

　　风向 wind direction

　　风的来向 。

　　注 : 风向以角度(°)为单位 ,或以十六个方位和静风表示 。风向方位与角度对应关系见表 1。

　　表 1 风向方位与角度对照表

　　表 1 (续)

　　2. 16

　　风速 wind speed

　　单位时间内空气移动的水平距离 。

　　[QX/T 51—2007,定义 3. 3]

　　2. 17

　　平均风速 mean wind speed

　　在给定时段内风速的平均值 。

　　[QX/T 51—2007,定义 3. 6]

　　2. 18

　　小时平均风速 hourly mean wind speed

　　1小时的平均风速 。

　　2. 19

　　日平均风速 daily mean wind speed

　　一天 24小时的平均风速 。

　　2.20

　　月平均风速 monthly mean wind speed

　　一个月 日平均风速的平均值 。

　　2.21

　　年平均风速 annualmean wind speed

　　一年日平均风速的平均值 。

　　2.22

　　瞬时风速 instantaneouswind speed

　　空气的瞬时移动速度 ,通常指小于 3秒钟的平均风速 。

　　[QX/T 74—2007,定义 2. 4]

　　2.23

　　阵风 gust

　　风速超出平均风速一定程度 ,短时间内风速或风向改变的现象 。

　　2.24

　　风速日变化 diurnalvariation ofwind speed

　　描述风速在一 日 内的变化 。

　　2.25

　　风速年变化 intra-annualvariation ofwind speed

　　描述风速在一年内的变化 。

　　2.26

　　风速年际变化 interannualvariation ofwind speed

　　描述风速在不同年之间的变化 。

　　2.27

　　最大风速 maximum wind speed

　　给定时段内平均风速的最大值 。

　　注 : 给定时段可包括时 、日 、月 、年等 。最大值的确定方法为 ,从给定时段内选取任意 10分钟的平均风速最大值 ,作为该时段的最大风速 。

　　2.28

　　极大风速 extremewind speed

　　给定时段内 3秒钟平均风速的最大值 。

　　注 : 给定时段可包括时 、日 、月 、年等 。

　　2.29

　　风向频率 wind direction frequency

　　给定时段内某一个风向出现的次数与该时段内所出现的各种风向(含静风) 的总次数之比 ,用百分率( %)表示 。

　　注 : 用极坐标表示各风向出现频率的示意图 ,也称风向玫瑰图 。风向玫瑰图示例参见 A. 1。

　　2.30

　　主导风向 dominantwind direction

　　盛行风向

　　给定时段内出现频率最高的风向 。

　　注 : 给定时段可包括时 、日 、月 、年等 。

　　2.31

　　等效风速 equivalentwind speed

　　在标准大气(空 气 密 度 1. 225 kg/m3 ) 下 服 从 瑞 利 分 布 且 具 有 与 实 测 风 速 序 列 相 同 能 量 的 平 均风速 。

　　2.32

　　风力发电机组 wind turbinegeneratorsystem;WTGS

　　风电机组

　　将风的动能转换为电能的系统 。

　　[GB/T 2900. 53—2001,定义 2. 1. 2]

　　2.33

　　轮毂高度风速 wind speed athub height

　　风电机组风轮扫掠面中心离地高度处的风速 。

　　2.34

　　参考风速 referencewind speed

　　轮毂高度处 50年一遇 10分钟平均最大风速 。

　　注 : 用于确定风电机组等级的风速参数 。

　　2.35

　　额定风速 rated wind speed

　　在稳定无湍流风速时 ,风电机组达到额定功率输出时轮毂高度处的最低风速 。

　　[IEC 61400-1—2005,定义 3. 40]

　　2.36

　　切入风速 cut-in wind speed

　　在小于规定的湍流条件下 ,轮毂高度处风电机组开始输出功率的最低风速 。

　　2.37

　　切出风速 cut-outwind speed

　　在小于规定的湍流条件下 ,轮毂高度处风电机组可以正常输出功率的最高风速 。

　　2.38

　　生存风速 survivalwind speed

　　安全风速

　　风电机组所能承受的最大或极大设计风速 。

　　2.39

　　风切变 windshear

　　风矢量在特定方向上的空间变化 。通常分为水平切变和垂直切变 。

　　2.40

　　风速廓线 wind speed profile

　　风廓线

　　风速在垂直方向上的变化形态 。

　　注 : 计算公式参见 B. 1。

　　2.41

　　对数律风速廓线 logarithmic law forwind speed profile

　　以对数关系描述风速随高度变化的分布曲线 ,通常适用于均匀下垫面 、中性大气层结条件 。

　　2.42

　　指数律风速廓线 powerlaw forwind speed profile

　　均匀下垫面条件下以幂指数关系描述风速随高度变化的分布曲线 。

　　2.43

　　上风向 upwind

　　风矢量的相反方向 。

　　2.44

　　下风向 downwind

　　风矢量的相同方向 。

　　2.45

　　粗糙度长度 roughnesslength

　　粗糙度

　　表征下垫面粗糙程度的一个量 ,代表近地面平均风速(扣除湍流脉动之后的风速)为零处的高度 。

　　2.46

　　湍流强度 turbulence intensity

　　表达风速波动性的一个量 , 以某时段采样风速均方根与平均风速的比值表达 。

　　注 : 湍流强度计算公式见 B. 2。

　　2.47

　　风速频率 wind speed frequency

　　给定时段内在每个风 速 区 间 里 风 速 出 现 的 频 数 , 以 1 m/s 为 一 个 风 速 区 间 统 计 , 用 百 分 率( %)表示 。

　　注 : 每个风速区间统计风速频率时用中间值代表 ,如用 5 m/s风速代表 4. 6 m/s~ 5. 5 m/s 区间的风速 。

　　2.48

　　风速概率分布 wind speed distribution

　　用于描述连续时限段内风速概率分布的分布函数 。 常使用的分布函数是威布尔分布和瑞利分布函数 。

　　注 : 威布尔分布函数 、瑞利分布函数见 B. 3。

　　2.49

　　空气密度 airdensity

　　单位体积的空气质量 。

　　注 : 空气密度随海拔高度增加而递减 。空气密度计算参见 B. 4。

　　2.50

　　风能 wind energy

　　空气运动的动能 。

　　2.51

　　风能频率 wind energy frequency

　　给定时段内每个风速区间里具有的风能与该时段内风能总量之比 , 以 1 m/s为一个风速区间统计 ,用百分率( %)表示 。

　　注 : 每个风速区间统计风能频率时用中间值代表 ,如用 5 m/s风速代表 4. 6 m/s~ 5. 5 m/s 区间的风速 。

　　2.52

　　风能方向频率 wind energydirection frequency

　　在给定时段内某一个风向下具有的风能与该时段内风能总量之比 ,用百分率( %)表示 。

　　注 : 用极坐标表示各风向上风能方向频率的示意图 ,也称风能玫瑰图 。风能玫瑰图示例参见 A. 2。

　　2.53

　　主导风能方向 dominantwind energydirection

　　给定时段内在某风向上风能比重最大的风向 。

　　2.54

　　有效风速小时数 availabilityhours

　　全年测风序列中 ,风速出现在切入风速和切出风速之间的累计小时数 。

　　2.55

　　风功率密度 wind powerdensity

　　单位时间内气流通过单位垂直投影截面积的风能 。

　　注 : 风功率密度是表征一个地方风能资源多少的一个指标 ,计算参见 B. 5。

　　2.56

　　平均风功率密度 mean wind powerdensity

　　气流在给定时间段内 ,通过单位垂直截面积上所具有的平均风能 。

　　注 : 平均风功率密度计算公式参见 B. 6。

　　2.57

　　风能资源评估 wind energy resourceassessment

　　对某一区域的风能资源多寡 、质量和分布状况所做的判断 、评价 。

　　2.58

　　风场 wind site

　　进行风能资源开发利用的场地 、区域或范围 。

　　[GB/T 18709—2002,定义 2. 1]

　　2.59

　　风电场 wind powerstation;wind farm

　　由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站 。

　　[GB/T 2900. 53—2001,定义 2. 1. 3]

　　2.60

　　风功率预测 wind powerprediction

　　根据风电场气象信息有关数据 ,利用物理模拟计算和科学统计方法 ,对风电场风力发电机发电功率进行的短期预测 。

　　2.61

　　风能资源理论储量 wind energy resource theoreticalpotential

　　通过理论分析计算给定区域内某高度上的风能资源总量 。

　　2.62

　　风能资源技术可开发量 wind energy resource technicalpotential

　　在风能资源理论储量基础上 ,考虑了限制风能资源开发的 自然地理 、社会和技术因素后的风能资源量 。

　　2.63

　　年等效满负荷运行小时数 annualequivalentfullload hours

　　风电机组实际年上网发电量折算为风电机组以额定功率运行时所对应的小时数 。

　　2.64

　　理论年发电量 grossannualenergyproduction

　　假设风电机组可利用率为 100% ,利用风电机组功率曲线和轮毂高度不同风速频率分布估算得到的风电机组一年时间内生产的全部电量 。

　　2.65

　　风电机组可利用率 availability forWTGS

　　在一定时段内 ,正常工作风况时段内除去风电机组因维修或故障未工作的时数余下的时数与这 一时期内总时数的比值 ,用百分率( %)表示 。

　　2.66

　　容量系数 capacity factor

　　在一定时段内(通常为一年)风电机组实际平均输出功率与风电机组的额定功率之比 。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　风向玫瑰图及风能密度玫瑰图

　　A. 1 风向玫瑰图

　　风向玫瑰图示例见图 A. 1。

　　图 A. 1 给定时段内某高度风向玫瑰图

　　A.2 风能密度玫瑰图

　　风能密度玫瑰图示例见图 A. 2。

　　图 A.2 给定时段内某高度风能密度玫瑰图

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　计算公式

　　B. 1 风速廓线

　　即风速在垂直方向上的变化形态 ,通常使用的计算公式有 :

　　指数律公式 :

　　α …………………………( B. 1 )

　　中性层结条件下对数律公式 :

　　…………………………( B. 2 )

　　式中 :

　　v2— 离地高度 z2 处的风速 ,单位为米每秒(m · s-1) ;

　　v1— 离地高度 z1 处的风速 ,单位为米每秒(m · s-1) ;

　　z0— 粗糙度或粗糙度长度 ,单位为米(m) ;

　　α — 风切变指数 。

　　B.2 湍流强度

　　脉动风速的标准差与平均风速的比值 ,计算公式为 :

　　I …………………………( B. 3 )

　　式中 :

　　I— 湍流强度 ;

　　v'— 脉动风速值(采样时间间隔小于或等于 3 s) ,单位为米每秒(m · s-1) ;

　　-

　　v— 平均风速 ,单位为米每秒(m · s-1) 。

　　B.3 威布尔分布

　　用于描述一段时间内(例如一年)风速分布的一种概率密度函数 ,通常是一个单峰的两参数或三参数分布函数(簇) 。风速 v 的威布尔分布概率密度函数表达为 :

　　威布尔两参数分布 :

　　f k-1exp

　　威布尔三参数分布 :

　　fvb-1exp

　　式中 :

　　k— 形状参数 ,是一个无量纲量 ;

　　c— 尺度参数 ,单位为米每秒(m · s-1) ;

　　b— 位置参数 ;

　　v— 风速 ,单位为米每秒(m · s-1) 。

　　瑞利分布 :形状参数 k= 2 时的威布尔分布 。

　　B.4 空气密度

　　单位容积的空气质量 。空气密度与温度 、气压 、水汽压有关 ,计算公式为 :

　　式中 :

　　ρ— 空气密度 ,单位为千克每立方米(kg · m-3) ;

　　p— 大气压 ,单位为百帕(hPa) ;

　　e — 水汽压 ,单位为百帕(hPa) ;

　　t— 气温 ,单位为摄氏度( ℃) 。

　　也可根据海拔高度 z[单位为米(m)]近似估算空气密度 :

　　ρ= 1. 25e-0. 000 1 z …………………………( B. 7 )

　　B.5 风功率密度

　　风功率密度表达式 :

　　DWP v3 …………………………( B. 8 )

　　式中 :

　　DWP — 风功率密度 ,单位为瓦每平方米(W · m-2) ;

　　ρ — 空气密度 ,单位为千克每立方米(kg · m-3) ;

　　v — 风速 ,单位为米每秒(m · s-1) 。

　　B.6 平均风功率密度

　　设定时段内通过实测记录的平均风功率密度表达式 :

　　vi 3 …………………………( B. 9 )

　　式中 :

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 2900. 53—2001 电工术语 风力发电机组

　　[2] GB/T 18709—2002 风电场风能资源测量方法

　　[3] GB/T 18710—2002 风电场风能资源评估方法

　　[4] QX/T 49—2007 地面气象观测规范 第 5部分 :气压观测

　　[5] QX/T 50—2007 地面气象观测规范 第 6部分 :空气温度和湿度观测

　　[6] QX/T 51—2007 地面气象观测规范 第 7部分 :风向和风速观测

　　[7] QX/T 74—2007 风电场气象观测及资料审核 、订正技术规范

　　[8] IEC 61400-1—2005 Wind turbines—Part1:Design requirements

　　[9] 《大气科学词典》编委会 . 大气科学辞典[M] . 北京 :气象出版社 ,1994.

　　[10] 清华大学外 语 系 英 汉 科 学 技 术 词 典 编 写 组 . 英 汉 科 学 技 术 词 典[M] . 北 京 : 国 防 工 业 出 版社 ,1991.

　　[11] 周诗健 ,王存忠 ,俞卫平 . 英汉汉英大气科学词汇[M] . 北京 :气象出版社 ,2007.

　　索 引

　　汉语拼音索引

　　A

　　D

　　R