在風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)之前，會(huì)進(jìn)行一項(xiàng)十分重要的工作，測(cè)風(fēng)和風(fēng)資源評(píng)估，和風(fēng)力發(fā)電的前提是風(fēng)能資源評(píng)估，對(duì)風(fēng)能資源的正確評(píng)估是風(fēng)電場(chǎng)取得良好經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。風(fēng)能資源評(píng)估的主要目的是確定風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型及布置等。確定風(fēng)電機(jī)組選型的指標(biāo)之一即是風(fēng)切變指數(shù)，

風(fēng)切變系數(shù)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的影響主要有兩個(gè)方面：

1、根據(jù)風(fēng)切變系數(shù)選取最佳的輪轂高度。

2、如果風(fēng)切變系數(shù)過(guò)大，那么在葉片的整個(gè)掃風(fēng)面上的風(fēng)力載荷就非常不均衡，這將影響到葉片和機(jī)艙的使用壽命和運(yùn)行安全。

風(fēng)切變指數(shù)公式

即為風(fēng)切變指數(shù)

準(zhǔn)確計(jì)算預(yù)裝輪轂高度處的風(fēng)資源數(shù)據(jù)，是評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量的先決條件。在風(fēng)電場(chǎng)可行性研究中需要根據(jù)風(fēng)力機(jī)輪轂高度處風(fēng)速、風(fēng)向來(lái)計(jì)算風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量，但實(shí)際測(cè)風(fēng)中測(cè)風(fēng)儀器的高度并不是完全都能滿足風(fēng)電機(jī)組的安裝高度，所以在估算風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量時(shí)需要根據(jù)測(cè)風(fēng)塔的實(shí)際測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，利用風(fēng)切變指數(shù)推算出近地層任意高度的風(fēng)速。實(shí)測(cè)風(fēng)速盡可能使用最接近輪轂高度處的風(fēng)速，而風(fēng)切變指數(shù)按照現(xiàn)有通常的做法是根據(jù)測(cè)風(fēng)儀器2個(gè)不同高度實(shí)測(cè)風(fēng)速的全部數(shù)據(jù)求得，或者是根據(jù)不同高度風(fēng)速利用擬合曲線求得一個(gè)綜合結(jié)果，而實(shí)際上計(jì)算風(fēng)切變指數(shù)都有哪些方法呢？

一、利用風(fēng)廓線擬合，得到擬合的冪律曲線，從而得到整個(gè)測(cè)風(fēng)高度的風(fēng)切變指數(shù)。（較常用）

將各個(gè)高度的平均風(fēng)速繪制散點(diǎn)圖，然后根據(jù)指數(shù)關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，得到風(fēng)切變指數(shù)擬合曲線，從而得到風(fēng)切變指數(shù)。

（采用工具：windgrapher和Excel）

二、利用年平均風(fēng)速計(jì)算風(fēng)切變指數(shù)（一般計(jì)算，常用）

根據(jù)各高度年平均風(fēng)速數(shù)據(jù)利用指數(shù)公式計(jì)算出風(fēng)切變指數(shù)。

三、利用測(cè)風(fēng)塔每10min數(shù)據(jù)計(jì)算（一般常用，精確度高）

如果測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)齊全，數(shù)據(jù)缺失少，完整率高，可利用全部數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)切變計(jì)算。具體計(jì)算方式為：取得測(cè)風(fēng)塔每10min測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)，選擇最接近預(yù)裝輪轂高度的風(fēng)數(shù)據(jù)，利用指數(shù)公式進(jìn)行風(fēng)切變指數(shù)計(jì)算，最終再計(jì)算所有10min結(jié)果的平均值作為總風(fēng)切變指數(shù)。

四、去除小風(fēng)速后計(jì)算風(fēng)切變指數(shù)

目前常用的風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速一般為3～4m/s，故3m/s以下風(fēng)速對(duì)風(fēng)機(jī)功率沒(méi)有任何貢獻(xiàn)，且在小風(fēng)速下，測(cè)風(fēng)儀得到數(shù)據(jù)誤差比較大，可以去除3m/s以下風(fēng)速以后再進(jìn)行計(jì)算。具體計(jì)算方法為：去除各個(gè)高度3m/s以下的風(fēng)速數(shù)據(jù)，對(duì)剩余的每一組數(shù)據(jù)都利用指數(shù)公式計(jì)算其風(fēng)切變指數(shù)，再取所有計(jì)算結(jié)果的平均值作為總風(fēng)切變指數(shù)。

五、利用典型速度段風(fēng)速計(jì)算風(fēng)切變指數(shù)。

湍流強(qiáng)度I15是10min平均15m/s風(fēng)速下的湍流強(qiáng)度值，是環(huán)境湍流強(qiáng)度的特征值，進(jìn)行湍流強(qiáng)度分析時(shí)一定要計(jì)算的重要指標(biāo)。選取距離輪轂高度最近的測(cè)風(fēng)高度(70m)處(15±0.5m/s)的數(shù)據(jù)，將同組的各高度風(fēng)速數(shù)據(jù)利用指數(shù)公式計(jì)算風(fēng)切變指數(shù)，再取所有計(jì)算結(jié)果的平均值作為總風(fēng)切變指數(shù)。

風(fēng)切變指數(shù)關(guān)系到機(jī)組選型和風(fēng)機(jī)輪轂高度選擇。上邊匯總了5種不同的風(fēng)切變指數(shù)的計(jì)算方法，供大家根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況選擇合適的計(jì)算方法，減小風(fēng)切變指數(shù)的計(jì)算誤差。

風(fēng)在近地層中垂直變化的原因有動(dòng)力因素和熱力因素，前者主要來(lái)源于地面的摩擦效應(yīng)，即地面的粗糙度，后者主要表現(xiàn)為與近地層大氣垂直穩(wěn)定度的關(guān)系。