常有人说“风电的钱是大风刮来的”，“出生决定一生”也是业内最常强调的，可见风对本行业有多重要，而平价时代的到来更是将风资源的测量和评价重要程度推上了新高度。今天继续与大家分享《风是怎么测量的》。
风是怎么测量的
风电场测风是风能资源开发的一个重要环节，也是风能资源开发的前提和基础，它对风电场的设计、建设具有重大影响，做好风电场的测风对于风能开发具有重要的意义。风电行业以前测风塔多由气象、环保部门建造，用于大气观测和大气环境监测。伴随着我国风电的快速扩张，我国政府、新能源企业等开始投资建立测风塔，以保证风电场投资建设获取第一手风能资料。近些年随着全球对风能资源的普遍关注和风力发电行业的高质量发展，雷达测风、虚拟测风等一些设备和技术也逐渐普及。
一、测风设备
目前使用的风电场测风设备主要有：测风塔、激光雷达测风仪、声波雷达测风仪等；主要用于陆地和海上测风。如下图所示：
目前在陆上风电和滩涂地区的风电开发项目，较为常用的是桁架式结构和圆筒式结构测风塔，此类测风塔安装较为简便,可以不使用大型安装设备,以下主要介绍此类测风塔的结构及性能。
1、常用测风塔介绍
风资源测量的主要风资源参数包括：风速、风向、温度、气压和湿度。所采用的测量仪器包括：风速计、风向标、温度计、气压计和湿度计等。
（1）测风塔概述
测风塔的组成包括：塔底座、横杆、斜杆、风速仪支架、避雷针、拉线、测风软件以及风杯、风向标等传感器。测风塔架设在风电场场址内，多为桁架式结构和圆筒式结构，采用钢绞线斜拉加固方式，高度一般不低于拟安装风机的轮毂高度。在塔体不同高度处安装有风速计、风向标以及温度、气压等监测设备。全天候不间断地对场址风力情况进行观测，测量数据被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪中。
（2）测风塔的安装要求
测风塔应具备结构安全、稳定、轻便，易于运输、安装及维护，风振动小，塔影影响小及防腐、防雷电等特点，测风塔应能抗击当地最大阵风冲击以及10~20年一遇的自然灾害（如暴雨、洪水、泥石流、凝冻结冰等）。对于有结冰凝冻气候现象的风电场，在测风塔设计、制作时应予以特别考虑。测风塔的形式可根据风电场的自然条件和交通运输条件，选用桁架形拉线塔、圆筒形拉线塔、桁架形自立塔中的一种，以满足测风要求为原则。测风塔的接地电阻应尽量满足规范要求（小于4?），若接地确有困难，,应尽可能采用降阻剂等措施降低接地电阻；对于多雷暴地区，测风塔的接地电阻应引起高度重视。
（3）测风塔主要设备
测风塔中安装的测风设备包括：风速计、风向标、测风软件、温度计、气压计和湿度计等。
（a）风速计
风速的测量仪器有旋转式风速计、散热式风速计、声学风速计、超声波风速传感器等，风电场通常使用的绝大多数是旋转式风速计。旋转式风速计包括风杯风速计和旋桨式风速计。风杯风速计由3个或4个半球形或抛物锥形的空心壳组成。杯形风速计固定在互成120°角的三叉形支架上或互成90°角的十字形支架上，杯的凹面都顺向一个方向。整个横臂则固定在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。另一种旋转式风速计为旋桨式风速计，由一个三叶或四叶螺旋桨组成感应部分，将其安装在一个风向标的前端，使它随时对准风的来向。桨叶绕水平轴以正比于风速的转速旋转。
风速计安装在测风塔已确定的各个高度上。为减小测风塔的"塔影效应"对风速测量的影响，风速计应固定在由测风塔塔身水平伸出的牢固支架上，应与塔体保持一定的距离：桁架式结构测风塔为塔架平面尺寸的3倍以上、圆管型结构测风塔为塔架直径的6倍以上，固定风速计的支架应进行水平校正。安装风速计的支架与测风区主风方向的夹角控制在30~90°。
此外，散热式风速计利用一个被加热物体的散热速率与周围空气的流速有关，这种特性可以用来测量风速，但它主要用于测量小风速。声学风速计没有转动部件，响应快，能测定沿任何指定方向的风速分量，但造价太高。一般测量风速还是使用旋转式风速计。
（2）风向标
风向标是测量风向的最通用装置，有单翼型、双翼型和流线型等，风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴四部分组成的首尾不对称平衡装置。其重心在支撑轴的轴心上，整个风向标可以绕垂直轴自由摆动。
风向标安装在测风塔已确定的高度上。应固定在桁架式结构测风塔直径的3倍以上、圆管型结构测风塔直径的6倍以上的牢固横梁处，迎主风向安装（横梁与主风向呈90°），并进行水平校正。此外，风向标应根据当地磁偏角修正，按实际“北”方向安装。
风向的表示一般用16个方位表示，即为北北东（NNE）、东北（NE）、东北东（ENE）、东（E）、东南东（ESE）、东南（SE）、南南东（SSE）、南（S）、南南西（SSW）、西南（SW）、西南西（WSW）、西（W）、西北西（WNW）、西北（NW）、北北西（NNW）、北（Ｎ）静风即为（Ｃ）。
风向也可以用角度来表示，以正北为基准，顺时针方向旋转，东风为90°，南风为180°，西风为270°，北风为360°。如图4所示。
（3）测风软件
测风软件主要作用是将测风塔所测风速、风向、温度和大气压力等各项指标通过传感器以数据形式记录下来,以便风资源工程师对风资源数据进行后续分析。
目前我国所用测风塔测风软件主要为：NRG软件、NOMAD软件、Second-wind软件和我国气象部门自主研发的测风软件等。
（4）测风设备的布置
测风塔一般应至少布置3层的风速观测装置，同时要布置风向、温度、气压、湿度等气象要素观测以满足今后风能资源评估和设计的有关要求。例如:对于100m高的测风塔，风速观测设置为7层，一般在30m、50m、70m、80m、90m、100m（2套）高度设置。
测风塔的风向观测布置，一般布置两层，分别位于测风塔底层高度和顶层高度。对于特殊情况的风电场（如植被较高等）可适当调整或增加风向观测装置。
其他设备如温度计、气压计和湿度计等一般安装在测风塔5至10m高度的设备箱中。
（5）测风设备的维护和数据管理
目前风电场测风数据的收集、传输一般采用自动方式，同时还可以远程监控。因此，在风电场测风运行期间，应随时注意测风数据、测风设备运行、数据传输是否正常，一旦发现异常，应及时进行处理。除了进行远程监控外，还应定期或不定期到测风现场对仪器设备进行检查，从测风记录存储卡上收集原始测风数据。
按照规范要求，风电场前期测风一般要持续1年以上，因此最好每个月对测风数据进行初步的整理分析，主要对测风数据完整性、合理性、平均风速、平均风功率密度、风向分布等进行统计分析，发现测风过程中存在的问题，及时提出解决的方法和建议。
（6）测风位置的选择
所选测风塔安装地点应在风电场中具有代表性，并且周围比较开阔；附近应无高的建筑物等障碍物，与单个障碍物距离应大于障碍物的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上。
测风塔安装的数量应依风电场的地形复杂程度而定，对于地形较平坦的风电场，可选择在场址中央选择有代表性的位置建立1-2基测风塔；对于地形复杂的风电场，测风塔的数量应根据地形的复杂程度适当增加。
