资 源 潜 力

(a) 平 均 风 速 值 、 风 速 中 值 、 常 见 风 速 值

如 果 在 一 年 内 测 量 一 个 地 区 的 风 力 , 就 可 以 从 收 集 的 资 料 中 很 容 易 看 出 强 风 并 不 多 , 较 多 的 是 中 等 风 和 清 风 。 风 力 变 化 通 常 用 "Weibull 分 布 " 来 描 述 , 如 下 图 所 示 。 横 轴 代 表 风 速 , 纵 轴 代 表 发 生 频 率 。 曲 线 下 总 面 积 为 1 。 图 中 此 处 的 风 速 均 值 为 7 米 / 秒 , 风 速 中 值 为 6.6 米 / 秒 , 决 定 曲 线 形 状 的 形 状 参 数 为 2 。

 平均风速值、风速中值、常见风速值。 以上文字说明这张图片。

风 速 均 值 指 的 是 所 有 测 量 值 的 平 均 数 值 。 风 速 中 值 的 蓝 色 线 将 曲 线 分 为 相 等 的 两 半 。 一 半 次 数 的 风 速 低 於 风 速 中 值 , 另 外 一 半 次 数 的 风 速 高 於 风 速 中 值 。 此 外 需 要 注 意 风 速 均 值 和 风 速 中 值 都 不 等 於 5.5 米 / 秒 的 最 常 见 风 速 。 最 常 见 风 速 指 的 是 发 生 次 数 最 多 的 风 速 。

(b) Weibull 形 状 参 数

Weibull 形 状 参 数 决 定 分 布 形 状 。 具 相 同 风 速 均 值 但 是 不 同 形 状 参 数 的 两 个 地 区 , 风 能 密 度 ( 单 位 为 瓦 / 平 方 米 转 子 面 积 ) 会 有 所 不 同 。 这 是 因 为 风 能 随 著 风 速 的 立 方 而 变 。 要 注 意 , 风 力 发 电 机 只 能 提 取 少 於 一 半 的 风 能 并 转 化 为 电 能 。

以 下 图 表 显 示 了 风 速 均 值 为 5.94 米 / 秒 而 形 状 参 数 为 2.1 的 Weibull 分 布 :

Weibull形状参数。 以上文字说明这张图片。

如 果 风 速 均 值 不 变 , 而 形 状 参 数 为 1.5 , 那 麽 分 布 形 状 如 下 图 :

Weibull形状参数。 以上文字说明这张图片。

(c) 风 速 玫 瑰 图

风 速 玫 瑰 图 的 水 平 面 被 分 为 12 个 部 分 , 每 部 分 代 表 30 度 。 在 各 部 份 内 会 按 不 同 风 速 范 围 出 现 的 频 率 , 以 相 应 长 度 的 连 续 线 表 示 。 下 图 表 示 出 一 个 为 於 香 港 东 面 的 典 型 岛 屿 的 风 速 玫 瑰 图 。

风速玫瑰图。 以上文字说明这张图片。

(d) 风 力 测 量

风 力 资 源 随 地 点 不 同 而 有 所 不 同 , 特 别 是 多 山 地 带 。 如 果 要 评 估 香 港 特 定 地 区 的 风 力 资 源 , 可 以 参 考 本 网 站 的 风 力 资 源 图 部 分 以 获 得 初 步 资 料 。 不 过 , 最 好 的 方 法 还 是 在 该 地 点 进 行 实 际 测 量 。

风 力 测 量 可 以 采 用 装 有 风 速 计 、 风 向 仪 和 温 度 感 测 器 的 测 量 杆 , 配 以 风 力 测 量 专 用 的 资 料 记 录 仪 记 录 测 量 数 据 。 记 录 下 来 的 数 据 通 过 GSM 数 据 机 ( 如 果 该 地 区 有 GSM 覆 盖 ) 或 者 其 他 合 适 的 无 线 数 据 机 , 传 送 到 伺 服 器 或 者 电 子 邮 件 信 箱 。 除 非 有 高 度 限 制 , 否 则 可 以 采 用 50 米 高 ( 或 者 更 高 ) 的 测 量 杆 。 采 用 高 测 量 杆 的 目 的 是 让 测 量 点 尽 量 接 近 风 力 发 电 机 塔 杆 高 度 。

测 量 杆 上 不 同 高 度 安 装 风 速 计 和 风 向 仪 , 以 取 得 沿 著 测 量 杆 的 风 速 切 变 曲 线 。 风 速 计 的 准 确 度 、 调 准 和 安 装 方 法 是 有 一 定 准 则 的 , 这 些 对 收 集 精 确 的 风 速 资 料 是 很 重 要 的 。

由 於 香 港 夏 季 有 很 多 闪 电 的 情 况 , 测 量 杆 的 避 雷 系 统 设 计 需 要 小 心 处 理 , 资 料 记 录 仪 需 要 安 装 避 雷 器 以 减 少 资 料 收 集 的 问 题 。

测 量 时 间 通 常 须 要 1 至 2 年 , 才 能 获 取 足 够 的 短 期 全 年 资 料 。

(e) 风 流 模 拟 计 算

如 果 风 力 测 量 位 置 与 风 力 发 电 机 安 装 位 置 有 一 段 距 离 , 两 地 的 地 形 可 能 使 得 两 个 地 点 的 风 力 特 徵 有 所 不 同 , 那 麽 就 需 要 使 用 特 别 的 风 流 模 拟 电 脑 软 体 ( 如 丹 麦 国 家 实 验 室 的 风 力 地 图 分 析 及 应 用 程 式 (WAsP) ) 去 推 算 风 力 发 电 机 位 置 的 风 速 特 徵 。

(f) 产 电 量 估 算

在 完 成 短 期 风 力 测 量 後 , 可 以 画 出 该 处 的 Weibull 风 速 分 布 , 同 时 也 可 以 获 得 其 他 主 要 参 数 ( 如 风 速 均 值 ) 。 再 者 , 由 风 速 资 料 中 得 出 的 湍 流 强 度 , 对 风 力 发 电 机 型 的 选 择 十 分 有 用 。

随 後 必 须 进 行 该 处 风 力 资 源 的 长 期 估 算 。 须 要 收 集 与 短 期 测 量 点 风 向 特 徵 相 类 似 的 参 考 地 点 的 长 期 风 力 数 据 ( 在 香 港 可 以 从 香 港 天 文 台 获 取 ) 。 以 统 计 方 法 , 可 以 得 到 测 量 点 风 力 数 据 和 参 考 点 数 据 之 间 的 关 联 系 数 。 这 些 关 联 系 数 可 以 用 来 估 算 测 量 点 的 长 期 风 力 资 源 参 数 。

有 了 长 期 风 力 资 源 参 数 , 某 台 特 定 型 号 风 力 发 电 机 的 年 产 电 量 , 就 可 以 用 它 的 功 率 曲 线 估 计 出 来 。

必 须 注 意 在 整 个 过 程 中 , 误 差 是 不 可 避 免 的 ( 比 如 测 量 误 差 ) , 因 此 估 算 得 到 的 年 产 电 量 , 亦 必 定 有 一 定 的 误 差 。

在 本 网 站 的 风 力 资 源 图 部 分 , 提 供 了 单 一 风 力 发 电 机 年 产 电 量 的 计 算 器 。 风 力 资 源 图 提 供 了 香 港 各 地 点 的 风 力 资 源 参 数 估 算 值 。 不 过 , 必 须 指 出 的 是 这 些 参 数 包 含 误 差 , 只 可 用 作 参 考 用 途 。 如 果 想 得 到 精 确 的 风 力 产 电 量 估 算 , 必 须 自 行 进 行 风 力 测 量 。

如 果 安 装 不 止 一 台 风 力 发 电 机 , 就 必 须 使 用 电 脑 软 件 研 究 整 个 风 电 场 的 产 电 量 。 这 是 因 为 风 力 发 电 机 的 尾 流 效 应 会 影 响 下 游 的 风 力 发 电 机 的 能 量 产 出 。

   
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