摘要：[目的]文章旨在研究空中风力发电系统(Airborne Wind Energy System,AWES)的测风需求及设备选型。[方法]以某空中风力发电示范工程为依托,开展测风激光雷达与风廓线雷达的对比观测试验,并对数据获取率、垂直廓线特征和时间变化特征进行分析。[结果]结果显示:在3 km高度范围内,测风激光雷达的数据获取率随高度递减至不足0.4,风廓线雷达的数据获取率则维持在0.98以上,具有更好的观测适应性;两种测风设备的风速、风向垂直廓线以及逐日、多日波动特征均具有一致性,并且能被再分析资料和高空气象站同期探空资料所验证。测风激光雷达观测结果的中位数、极差、标准差等统计特征与再分析资料更接近,相关性更好;风廓线雷达观测结果的极差和标准差整体偏大,测风精度不及测风激光雷达。[结论]文章研究表明,应根据项目所在地的气候状况,在空中风力发电站工程的不同设计阶段合理选择测风设备,科学设置测风方式。

摘要：采用风廓线雷达5波束探测模式的数据对测风精度进行评估分析,用垂直波束和其中两个相邻倾斜波束的探测数据构成一对计算因子,通过对同一距离高度上的4对计算因子进行误差分析,评估风廓线雷达的测风精度,得到水平风在垂直指向连续高度上的精度。对北京延庆CFL-08风廓线雷达2010年3.6,9,12月4个典型代表月份逐日连续探测资料进行了处理分析,结果表明:该雷达满足风速误差不大于1.5 m·s^(-1)、风向误差不大于10°探测精度要求的最大探测高度6月、9月为8 km,3月、12月为6 km,基本符合该雷达探测高度的设计要求。信噪比、大气风场的不均匀性是影响雷达测风精度的主要因素:信噪比影响了高空的测风精度,-15 dB可以作为判断雷达测风可信数据最大探测高度的阈值;晴空大气出现的风场不均匀性对风廓线雷达的测风精度影响不大,降水出现时环境风场不均匀性造成水平风向、风速的测量误差较大,不能满足测风精度要求,特别是对流性降水发生前的1～2 h,水平风向、风速的方差增长迅速,可以作为强降水出现的预警指标。

摘要：风向标作为偏航系统的重要部件,决定了机组是否能正确偏航。风向标的测风精度直接影响偏航时机,如何提高风能捕获精度、提高发电量成为一个重要的问题。该文结合实际工作中遇到的风向标N点位置易偏移、旋转易卡涩等情况,提出了相应的改进方法,并通过对改进前后的发电量等数据对比,验证了改进工作效果明显。

摘要：针对三维测风技术中常用的垂直正交测风阵列在消除阴影效应影响方面的缺陷,根据流场特性,设计了一种基于特殊四面体棱边构建的非正交测风阵列。该阵列旨在降低尾迹区湍流对测风路径平均风速的影响,并且对绕流干扰严重的测风路径进行数据补偿。利用GAMBIT软件建立测风阵列模型,通过FLUENT软件改变流场内气体流速和雷诺数等环境参数,仿真两种阵列在低速层流区和高速湍流区的不同性能,获取了速度分布云图和三组换能器所在路径速度折线图,说明了非正交测风阵列能够有效提高三维测风的精度。

摘要：针对垂直相交型阵列易受阴影效应影响的问题,根据时差法原理,采用三组超声波换能器互成120°放置,设计了一种具有三条独立测风路径的改进型测风阵列,并建立了风速计算模型。该阵列保证至少有两组换能器正常工作的前提下,对某一条受到绕流干扰严重的测风路径进行校正。利用SpaceClaim软件建立测风阵列及风洞模型,通过Meshing软件进行网格划分,使用FLUENT软件改变模拟风洞内的风速及雷诺数等指标,仿真两种阵列在不同流态下的性能表现,得到速度分布云图以及测风路径速度曲线图,说明了改进型测风阵列能明显提升测风精度。