测风仪器设备的使用及数据处理技巧

风能资源评估项目所采用的仪器应满足所有数据测量规范。例如，设备应在整个测量过程中在规定高度可靠地测量所选参数，并且保证规定水平的数据完整率和准确性。它还应该适应要进行测风地点的环境（如极端天气、沙尘、盐碱）和距离的遥远（如数据是手工提取还是通过通信连接）。设备还应经过检验，价位合理，并易于应用。

本任务描述了一个风能资源测站的设备组成，详述了测站的主要部件（如传感器、塔架和数据采集器）及辅助部件，如电源、电缆、接地、数据存储设备、软件和通信系统。

（一）测量参数

1.基本参数

测量项目的核心是收集风速、风向和气温数据。使用这些指定的参数，以获得评估风能开发可行性时所需与资源有关的基本资料。

（1）风速。风速数据是场址风能资源的最重要的指标，推荐在多个高度测量，以确定场址的风切变特性，进行风电机组在几个轮毂高度的性能模拟，同时多个高度的测量数据可以互为备用。

（2）风向。要确定盛行风向，应在全部有意义的高度设置风向标，风向频率资料对确定更好的地形和方向，以及优化风电机组在风电场内的布置很重要。

（3）气温。空气温度是风电场运行环境的一个重要表征，通常测量高度或者接近地面（2～3m），或者接近轮毂高度。在很多地方，近地面平均温度与轮毂高度处平均温度相差1℃以内。它也用于计算空气密度，这是估算风功率密度和风电机组功率输出所需的一个变量。

2.可选参数

如要扩展测量范围，额外的测量参数有太阳辐射、垂直风速、温度变化和大气压。

（1）太阳辐射。当太阳辐射与风速和每天发生时间结合应用时，太阳辐射也是大气稳定性的一个指标，用于风流动的数值模拟。推荐测量高度为地面上3～4m。利用风能测量系统来测量太阳能资源，也可用于以后的太阳能评估研究。

（2）垂直风速。此参数提供了场址内湍流参数的信息，是风电机组负载状况是否良好的预测因素。为了测量垂直风速分量，使之作为风湍流的指标之一，要在较高的基本风速测量高度附近安装一台声学式风速计，但不要恰好在那个高度，以避免仪器干扰。

（3）温度随高度的变化。该项测量也称为AT（温差），它提供了有关湍流的信息，过去用于指示大气稳定性，需要在不干扰风测量的较高和较低的测量高度安装一套温度传感器。

（4）大气压。大气压与空气温度用于确定空气密度。大风的环境难以精确测量，因为当风吹过仪器部件时产生压力波动，压力传感器最好安装在室内。因此，多数资源评估项目并不测量大气压，而代之以当地国家气象站的相关资料，再根据海拔做调整。

3.记录参数和采样间隔

被测参数风速、风向、气压代表了数据采集器的内部处理功能。所有参数应每1s或2s采样一次，并记录平均值，标准偏差和最大，最小值，见表1-1-3。数据记录应自然成系列，并注明相应的时间和日期标记。

表1-1-3　基本和可选参数表

（1）平均值。应计算所有参数的10min平均值，这是风能测量的国际标准间隔。除风向外，平均值定义为所有样本的平均。风向的平均值应为一个单位矢量（合成矢量）值。平均数据用于报告风速变化率及风速和风向的频率分布。

（2）标准偏差。风速和风向的标准偏差定义为所有1s或2s样本在每个平均时段内的真实总量标准偏差（万）。风速和风向的标准偏差是湍流水平和大气稳定性的指标。标准偏差也在验证平均值时用于检验可疑或错误数据。

（3）最大和最小值。至少要计算每天的风速和气温的最大、最小值。最大和最小值定义为所选时段内1s或2s读数的最高和最低值。对应于最大和最小风速的风向也应当记录。

测风计划的最主要目的是收集资料，用于基本的风能资源评估。然而，进一步处理如下数据，将为风电场提供更详细的资料；应记录每10min的每秒风速最大值及对应的风向；应确定安装在不同高度的两台测风仪之间的风速差异；应每10min记录一次每秒风速差异的平均值、准偏差和最大值。

（二）传感器

1.基本传感器

气象传感器用来测量指定的环境参数。表1-1-4列出了部分气象传感器的标准规格。

表1-1-4　基本传感器规格表

注　表中“N/A”表示不适用的（not applicable）。

（1）风速计。应用最普遍的测量水平风速的传感器类型有杯式风速计和螺旋桨风速计。

图1-1-9　杯式风速计

图1-1-10　螺旋桨风速计

1）杯式风速计。如图1-1-9所示，杯式风速计的转换器把旋转运动转换成电信号，通过线路送至数据采集器，然后记录仪用已知的斜率和偏移（或截距）常数来计算实际风速。

2）螺旋桨式风速计。如图1-1-10所示，螺旋桨式风速计传感器需要一个转换器把螺旋桨的旋转方向（显示风向上或向下运动）和速度都转换成电信号。这个信号通常是由数据记录系统（或接口设备）分解成有极性的直流电压。极性代表旋转方向，数量值代表旋转速度，然后数据记录器应用已知的斜率和偏移计算实际垂直风速。

3）风速计的选择。尽管这两种传感器型式对风速波动的响应多少有些不同，但相对比都没有明显的优势。实际上杯式风速计是风能资源测量中最普遍应用的。选择风速计型式时，应考虑以下几点：

a.应用目的。用于低风速的测风仪，如空气污染研究，通常由轻材料制造，可能不适用于高风速或冰冻环境。

b.启动阈值。启动阈值是风速计启动和保持旋转的最小风速。对于风能资源评估目的，风速计能经受25m/s的阵风非常重要。

c.距离常数。距离常数是当风速变化时，风使风杯或螺旋桨达到稳定速度的63%的时间内空气经过风速计的距离。这是风速计对风速变化的“反应时间”，较长的距离常数通常对应着较重的风速计，当风速降低时，惯性使它们需要较长的时间慢下来。较大距离常数的风速计可能会高估风速。

d.可靠性和维护。测风传感器是机械的，尽管大多数装有较长寿命（2年以上）的轴承，但最终会因磨损而废弃。

风能资源测量最常用的测风传感器是NRG Maximum 40号三杯风速计。它有长期的可靠性和稳定性。风杯的材料是黑色聚碳酸酯塑料模塑，它被连接到一个加硬的铜铍合金轴上，通过改进的特弗龙（Teflon）轴承来旋转。此轴承配件不需维护，并在大多数环境下至少能够保持2年的精确度。

通常在轮毂高度使用一台备用风速计，以使主要传感器失灵造成的风速数据丢失的风险最小化。备用传感器的位置应不干扰主要传感器测风，当主要传感器处在塔架尾流中（即当风向使主要传感器恰好处于塔架的下风向时，会导致错误数据），备用传感器也可用于提供替代数据。测量开始时，备用传感器测量的结果要与紧邻的主要传感器的连续记录值比较，这种检验将明确仪器本身引起的读数差异。为保证收集的样本数量充足并代表了较大范围的风速，检验期应至少持续一周。这期间应注意风向，使得任何一个处于塔架下风向的传感器的数据不被包括在比较范围内。对有效数据的最小平方回归分析提供了备用传感器的斜率和偏移标定常数。

（2）风向标。如图1-1-11所示，用风向标测量风向最普遍应用的型式是一个叶片连接到一根垂直轴上。风向标不断通过对准风向寻找力平衡的位置。大多数风向标使用电位表型式的转换器，产生与风向标位置相关的电信号。电信号通过电线传送到数据采集器，把风向标的位置联系到一个已知的参考点（通常是正北），与一个指定参考点风向标对齐（或定向）。

数据采集器提供一个已知的、经过全部电位表元件的信号电压，测量一个电刷臂接触导电元件处的电压，这两个电压间的比例确定了风向标的位置。信号被数据采集器系统解释，应用已知的斜率和偏移来计算实际的风向。从电子角度讲，线性电位表元件不能覆盖整个360°角。“开口”区域是风向标的死区，当电刷臂处于此区时，输出信号是随机的。一些制造商在他们的数据采集器软件中对死区做了补充，以防止产生随机信号。因此，死区不应对准或接近主风向。

图1-1-11　风向标

选择风向标时，应注意电位表开口死区的大小，它不应该超过80°。风向标的分辨率也很重要，一些风向标将整个360°旋转范围分成16个22.5°扇区。普遍应用的风向标型号是NRG 200P，因为它设计简单，维护要求低，是一种热塑塑料和不锈钢零件组成的负电位计。其他型号提供的性能有较高灵敏度，但价格高。

（3）空气温度传感器。如图1-1-12所示，典型的空气温度传感器由三部分组成，即转换器、接口设备和辐射防护罩。转换器的原材料（通常为镍或铂）电阻与温度有关。通常推荐使用的元件为热敏电阻、电阻热探测仪和半导体。电阻值通过数据采集器（或接口设备）测量，用一个已知的公式计算实际空气温度。转换器装在一个辐射防护罩内，以防止直接的太阳辐射。常用的防护罩是Gill型、多层、被动式防护罩。

图1-1-12　空气温度传感器

2.可选传感器

（1）太阳辐射计。太阳辐射计用来测量球状（或总强度）的太阳辐射，包括太阳直射和天空散射。通常的型式是应用光电二极管在一个固定电阻两边产生与辐射量（日射）成比例的微小电压（mV级）。常见的有LICOR的LI-200S型，它是光电二极管传感器。另一种常用型式应用了热电堆，即一组反应辐射能量的热传感器，并产生与温度成比例的电压。数据采集器（或接口设备）测量这两种型式产生的输出电流，应用已知的斜率和偏移计算地球太阳辐射。输出电流通常非常小（1μA或更小）。通常，测量仪器有一个微小电阻和放大器处理信号，产生合适的输出范围。

为了测量准确，太阳辐射计应水平安装，它的吊臂伸向南方（在北半球），以防止遮挡或使遮挡最少。

（2）超声波测风仪。超声波测风仪用来测量湍流强度，其技术要求见表1-1-5。

表1-1-5　超声波测风仪的技术要求

（3）气压传感器。气压计测量大气压力。多数是应用一个压电传送器产生一个标准输出给数据采集器，这可能需要外部电源才能正常运行。同样，咨询数据采集器制造商来确定相配的传感器型式。

（三）数据采集器

数据采集器有不同的型式，从简单的条形图表记录器计算机的集成电子板卡，提供包括外围存储和数据传输设备的完整的数据记录系统。

数据采集器可以通过数据传输的方式分类为现场或遥控。拥有远端电话调制解调器和移动电话数据传送器的性能，无需频繁去现场就可获得和检查存储的数据。

数据采集器应是电子仪器，并能与传感器类型、传感器数量、测量参数和要求的取样和记录间隔匹配。它应安装在无腐蚀、防水和封闭的电器箱中，以保护它与外围设备不受环境影响和破坏。数据采集器应具备以下特点：

（1）能够以连续的格式存储数据值，并标明对应的时间和日期。

（2）对从传感器接收来的信号产生的误差可以忽略。

（3）内部数据存储容量至少40d。

（4）运行的极限环境条件同表1-1-5所列。

（5）提供可重复使用的数据存储媒体。

（6）用电池电源运行。

（四）数据存储设备

每种电子数据采集器都有一些运行软件，用一个小的内部数据缓冲器来临时存储增量（如每秒一次）数据。内部算法利用此缓冲器来计算和记录所要求的数据参数，数据值存储在两个内存中的某一个之中。某些数据采集器有一个不能更换的固定内部程序，其他是人机对话式的，可以为某个特定的目的编程，程序和数据缓冲器通常存储在临时内存中。它们的缺陷是需要一个连续的电源来保留数据，包含内部备用电池或用非临时性内存的数据采集器。

1.数据处理和存储

数据加工和存储的方法要依数据采集器的选择而定。在数据保护方面，对记录器如何处理数据是非常重要的。有两种常用的记录和存储数据的方法，即环存储器和即满即止存储器。

（1）环存储器。在这种格式下，数据连续归档。然而，一旦获得的信息充满容量，最新的数据就重写在最陈旧的数据上。一定要在存储设备的内存容量充满之前取出数据。

（2）即满即止存储器。在这种配置下，内存容量充满后，就不再读取数据。在获得更多内存之前，可以有效地停止数据的记录处理。这种设备必须在更换或卸载和删除后才能读取新数据。

2.存储设备

最常用的数据存储设备参见表1-1-6。

表1-1-6　最常用的数据存储设备

（五）数据传输设备

通常依据用户资金和要求选择数据传输和处理程序及数据采集器型号。数据一般通过手动或遥控方式取出并传送给计算机。

1.人工数据传输

人工数据传输需要去现场传输数据。一般需要以下两步：

（1）取出和更换现有存储设备（如数据卡）或直接把数据传输到便携式计算机。

（2）把数据装载到办公室内的中心计算机。

人工数据传输的优点是促进了对设备的现场检查。缺点是加上了额外的数据处理步骤（导致数据丢失的可能性增加）和频繁的现场检查。

2.远程数据传输

远程数据传输需要通信系统把现场数据采集器与中心计算机连接起来。通信系统包括直接电缆、调制解调器、电话线、移动电话设备或遥测设备，或一些它们的组合。这种方法的优点是可以更频繁地获取和检查数据，不必亲自去现场，而且更快地检查和解决现场问题。其缺点是成本高，购买和安装设备的周期长。但是如果测量问题能被更早检查和迅速纠正，采用远程传输是可取的。

获取远程数据有两种基本类型：第一种需要用户引入通信设备（呼出）；另一种与中心计算机联系（呼入）。两种都是以事先设定好的时间间隔为准来收取数据。第一种类型需要监视通讯系统的运行，首先建立与现场数据采集器的通信联系，下载数据，检验数据传输情况，然后删除记录器的内容。某些呼出数据采集器与计算机终端模拟软件兼容，这些软件有成批呼叫特性。通过使调制解调器事先设定的时间间隔按顺序拨号，从而为不同场址测站排序，成批呼叫与数据传输过程自动匹配。批处理程序还可以包括常规的数据检验过程。用户可与数据采集器制造商咨询，以确定他们的设备能否与这种有益的功能特性兼容。

呼入型数据采集器自动呼叫中心计算机传输数据。与呼入模式相比，呼出模式下的一台个人计算机可以与大量场址联系。在呼入模式下，每次呼叫都要分配足够的时间来完成一次常规的数据传输，对失败的传输要多次重试。移动电话式数据采集器具有易于应用、价格合理的优点。研究这种型式的系统时，要确定数据采集器所要求的最小信号强度并与实际现场测试联系起来。可以用手机在规划的场址确定信号强度和移动电话公司情况。信号弱的位置可以选择通过有较强接收功能的天线来增强。通常数据采集器供应商提供建立移动系统的指导，用户应与供应商和移动电话公司密切合作，在开始监测前解决所有问题。为避免与当地或区域移动工作网冲突，应该把资料传输安排在非高峰时间，以满足数据传输频繁地进行，并且使数据完整率达到最大化。(www.xing528.com)

（六）电源供应

所有电子数据采集器系统都需要一个满足整个系统供电要求的主电源系统。为尽量减少因电源失效造成的数据丢失，还应设置备用电源。备用电源设计的目的是保护存储的数据，这可以通过在电压降到规定的低水平时关闭外围设备（调制解调器、移动电话功能和其他数据传输设备），或留出指定用于保护数据的特定电源来实现。

很多系统应选择不同的电池供电，如长寿命锂电池或不同充电方式（交流电或太阳能）的铅酸蓄电池。镍镉电池在低温下充电不良。供电电源的形式如下：

1.交流电

交流电（通过变压器）只有在有备用蓄电池的情况下才能用作系统的直接电源。这种情况下，应该用交流电给数据采集器提供电源的蓄电池点滴式充电。一定要安装涌流/尖峰抑制设备，保护系统免于电力波动影响，另外，确定这两个系统都合理接地。

2.铅酸电池

深度放电、凝胶型铅酸蓄电池是更好的电源。它允许反复地充电和放电，而不会明显地影响电池的蓄电容量。它还提供了超过湿铅酸蓄电池的安全余量，因为酸被包在凝胶里，不容易溢出。使用蓄电池时需要小心，以避免电池终端间短路。

3.太阳能电池

不能获得交流电时，用太阳能充电是给铅酸电池充电的一种简便方式。

太阳能电池板必须能够在低日照的情况下（例如冬季）提供足够的电能来给蓄电池充电并且维持系统供电。作为预防，蓄电池的储备容量应能提供全系统至少一周的电力供应而无需充电。应确定太阳能电池板带有二极管进行反偏压保护，以防止蓄电池的电力在夜间流向太阳能电池板。另外，太阳能电池板必须包括电压调节器，以提供与蓄电池相容的电压并防止过度充电。

（七）塔架和传感器支撑构件

1.塔架

安装传感器的塔架有圆筒式和桁架式两种基本型式。这两种型式都有上斜式、嵌套式和固定式。另外，这些型式或者是桅杆拉绳型，或者是自立型。在新场址，常使用圆筒式桅杆拉绳支撑的型式，因为它们容易安装（塔架装配和传感器安装及维修可在地面高度），地面准备工作较少，并且成本相对低。塔架应具备以下条件：

（1）安装高度应满足最高的测量高度。

（2）能经受该处可能发生极端情况下风和冰的载荷。

（3）结构稳定，风引起的振动最小。

（4）具有安全的拉绳和适当型式的地锚，地锚应与场址的土壤情况匹配。

（5）装备有雷电保护设备，包括避雷针、电缆和接地杆。

（6）防止故意破坏和未经许可攀登塔架。

（7）地面的所有部件要有明显标识，以避免冲撞事故。

（8）防止环境造成的腐蚀，包括海上基础。

（9）防止牲畜或其他食草动物的破坏。

2.传感器支撑构件

传感器支撑构件包括支柱（垂直方向）和横梁（水平方向）。这两者都必须使传感器的位置离开塔架，以使塔架和横梁构件对测量参数的影响最小。传感器支持构件应具备以下条件：

（1）能经受该处可能发生极端情况下风和冰的载荷。

（2）结构稳定，风引起的振动最小。

（3）正确定向到主风向并固定于塔架。

（4）防止环境造成的腐蚀，包括海上基础。

（5）不要堵塞传感器外罩的排水孔，冰冻条件下积水膨胀可能会破坏传感器内部元件，应使用管式（中空）传感器支柱，而不是实心杆材。

（八）电线和电缆

应用电线电缆的指导原则如下：

（1）应用电压水平（典型的低电压）对应的合适等级的电线。

（2）应用带有防紫外线（UV）绝缘套管的电线。

（3）应用在场址可能发生的整个温度范围内都保持柔韧的绝缘体和导体类型。

（4）应用屏蔽式或双绞线式电缆，通常使用中仅把屏蔽电缆的屏蔽线的一端接地。

（九）接地和防雷保护

图1-1-13　单点接地系统

使用电子数据采集器和传感器时，接地设备特别重要。电子涌流事故，因静电放电、雷电导致的脉冲或涌流或大地的电位差在整个监测过程中都可能发生。在每种事故中，由于单个传感器失效或数据采集器熔毁，连续的数据都有中断的危险。塔架和数据采集器制造商可能提供保护系统的完整接地组件。牢记不同的地区可能有不同的需要。易于雷击的场址可能需要高水平的防护，但并不能保证对直击雷的防护。

单点接地系统如图1-1-13所示，可以使接地环造成的电势差最小。在这种系统中，下行导线通过接地杆，埋于地下的环或金属板直接连接到地（或其组合）。它的路线不经过数据采集器的接地接线柱。传感器输出线或屏蔽线经过数据采集器的通用接地接口（端子板）的电气连接到相同的接地点。地势是对应于大地的电势（电压）水平。典型的接地杆、环或盘是铜质的，以使放电电阻较低，其尺寸决定了与土壤的接触面积，是系统接地是否合理的关键因素，如果它们之间是电气连接，可以用三者的组合来增加接触面积。

了解土壤的阻抗特性有利于选择合适的接地系统，即单位体积的土壤（通常接近地面）对流过的电流的电阻，可以通过测量两个传导杆之间的阻抗来估计，传导杆以规定的深度和距离插入土壤。土壤阻抗越低，它提供的接地越好。低阻抗的土壤（如湿土）可以迅速消散掉两点间积累的电压，从而提供较好的接地。高阻抗的土壤（如干沙）可能产生带破坏性的高电压或电流。接地系统和土地之间的阻抗应小于100Ω。土壤阻抗可能随季节变化。早春时节、冬季的雪融化之后的值可能不能反映雷雨季节的土壤情况。另外，如果塔架在干燥气候下接地不良，可能容易发生静电放电。如果有疑问，可以用保守的方式增加保护。

1.数据采集器和传感器接地

雷电保护装置如放电器、高电压冲击保护器和金属氧化物压敏电阻应包括在数据采集器系统中以增强接地，作为风速计和风向标电路的一部分，已经带有金属氧化物压敏电阻，如果没有也容易配备。它们的主要目的是在转移破坏性涌流电流时限制了允许到达被保护设备的尖峰涌浪电流。应该调查每个数据采集器制造商提供的保护设备，雷电多发区可能需要额外的保护设备。

2.塔架接地

塔架上一定要安装雷电保护设备，并与地连接。一套雷电保护装备包括避雷针以及大尺寸非绝缘铜导线（该导线被称为下行导体），通过接地杆或环连接到地。避雷针的接地应至少有一个点，建议有几个点（电流延迟避雷针）。

防护设备设计成能平衡土壤和塔顶空气之间的任何电势。这项功能的实现是使电子通过下行导线从土壤表面向上流动，再通过避雷针分散到周围空气中。这种设备不作为闪电通过的途径。

（十）测风数据处理

测风数据处理包括对测风数据验证、缺测数据订正、计算处理及其评估。

1.数据验证

在验证处理测风数据时，必须先进行审定，主要从数据的代表性、准确性和完整性着手，因为它直接关系到现场风能资源的大小。对提取的测风数据进行检查，判断其完整性、连贯性和合理性，挑选出不合理的、可疑的数据以及漏测的数据，对其进行适当的修补处理，从而整理出较实际合理的完整数据以供进一步分析处理。

完整性及连贯性检查包括检查测风数据的数量是否等于测风时间内预期的数据数量；时间顺序是否符合预期的开始结束时间，时间是否连续。合理性检查包括测风数据范围检验，即各测量参数是否超出实际极限；测风数据相关性检验，即同一测量参数在不同高度的值差是否合理；测风数据的趋势检验，即各测量参数的变化趋势是否合理等，见表1-1-7～表1-1-9。

表1-1-7　各测量参数的合理范围

表1-1-8　各测量参数的相关性

表1-1-9　各测量参数的合理变化趋势

（1）数据代表性。首先了解现场测点的位置，现场是简单的平坦地形、还是丘陵或者是复杂的地形，测点在这几种地形下所处的位置。在一个场地测风仪安装在最高、最低或者峡谷口等不具有代表性，因为将来安装风力发电机组是几十台或几百台，面积较大，测风点应是在平均地形状况下测得的风速，否则就偏大或偏小。因为建造在经济上可行的风电场，必须有最低限度的风能资源要求，可能在山顶上达到了最低限度的风能资源要求，在谷地达不到要求。

若在预选风电场有多点测风数据，可以进行对比分析，进行多点平均。在平均时删除最低风速地形的值。而且以后安装风力发电机组时，这些地形也不予以考虑。

此外，在测风点附近有无建筑物和树木，如有，测风点是否在建筑物和树木高度的10倍距离之外，这也是衡量测风点是否具有代表性的一个要素。

（2）数据准确性。数据序列既然是一种观测结果的时间序列，必然受到风速本身变化和观测仪器、观测方法以及观测人员诸因素变化的影响。对于风电场测风的数据不能只从数据上分析其准确性，而要从现场测风点做实地考察，如风速感应器是否水平。如某一风电场在40m高处的风杯支臂向西倾斜45°，影响风速的记录，某咨询公司做可行性研究报告时，在风洞中进行测试，其结果如下：

正常　　vy=-0.051+0.998vx

右倾　　vy=-0.051+0.998vx　（相当于南风、北风）

前倾　　vy=0.024+0.880vx　（相当于南风、北风）

后倾　　vy=0.048+0.943vx　（相当于东风）

由上式可知：当吹10m/s西风时，风速偏小1.2m/s；又如某一风电场测风杯盐蚀严重，再风洞进行测试，风速2m/s时，还不能启动。根据风洞测试两台风速仪结果为

vy1=0.601+0.965vx vy2=1.59+0.923vx

式中　vy1，vy2——现场测风的风速，m/s；

vx——风洞风速，m/s。

由此可见，现场测风的数据非常不准确，在风速为0时，实际上已有1.59m/s的风速，在10m/s时，已有10.82m/s的风速。无疑现场风速测量的准确性差。

风向的准确性关系到确定主导风向，但有的现场测风站仅用罗盘，把北标记对准地磁方向的“北”，没有进行地磁偏角方向找正。还有的风向指北杆各点不一致，在测量塔装多层风向标，上下指北杆有5°～10°的差异，这些都影响风向玫瑰图的精度。

（3）数据完整性。由于传感器、数据处理器和记录器的失灵或者电池更换不及时等都能引起数据遗漏，使现场观测的风速值产生不连续，形成资料不完整，实际上一年的资料中间断断续续加起来仅七八个月的数据，这样的资料无法用WASP软件进行计算，也缺乏其代表性。数据完整率应是采集时间的95%以上，最差也不能低于90%。有效数据完整率为

应测数目是测量期间总小时数，缺测数目为没有记录到小时的数目，无效数据数目为确认是不合理的小时数目。

风电场要求至少有一年的完整数据（最好是一个自然年从1月1日至12月31日）。因为一年是建立风况季节性特性资料的最短期限，这样也有利于与气象站资料进行对比分析，若用前一年的下半年和后一年的上半年作为一年，往往很难判断是大风年还是小风年。

一般来说，数据验证工作应在测风数据提取后立即进行。检验后列出所有可疑的数据和漏测的数据及其发生时间。对可疑数据进行再判断，从中挑选出符合实际的有效数据放回原数据中；无效数据则采用前后相邻数据取平均、参考其他类似测风设备同期数据、或者凭经验进行替代而变为有效数据，对无法平均或无法替代的则视为无效数据；误测和漏测数据除按可疑数据进行处理外，应及时通知测风人员尽快采取措施予以纠正，最终整理出一组连续的数据，数据完整率（即除去漏测数据数量和无效数据数量后的实际数据数量占应测量数据的比例）应达到90%以上。

最后，将所有经验证后的数据汇总，得到至少连续一年的一套完整的数据。

2.缺测数据订正

缺测数据可参照如下方法进行订正：

（1）按不同风向求相关。需要借助邻近气象站或者现场多点观测的其他点数据进行比较。这种方法的基础是同大气环流形势、相邻的观测数据变化是有联系的，其振动幅度大致是一致的。于是，两点间风的变化是相关的。

从理论上讲，在同一天气系统下，相邻两点风向一致，所以寻求各风向下的风速相关是合理的。其方法是建一直角坐标系，横坐标为基准站（气象站）风速，纵坐标为风电场场测站的风速。按风电场测点在某一象限内（如西北风）的风速值，找出参考站对应时刻的风速值点图，求出相关性，最好能建立回归方程式，对于其他象限重复上述过程，可获得16个风向测点的相关性，然后按各方向对缺测的数据进行订正。

（2）按不同风速求相关性。风速相关性一般来说，小风即风速3m/s以下时，相关性较差，因为小风时受局地影响很大，如甲地风速在1m/s内时，相邻乙地可能是2m/s，绝对不能得出甲地比乙地风速小50%的结论。同时小风时风向也不稳。只有当风速较大时相关性才较好。

（3）长年数据订正。在风电场测风，虽有一两年的资料，想取得历年之间及各季之间的风力变化资料，显然是做不到的。所以必须根据相邻气象站或水文站、海洋站的长时间（30年以上）资料进行订正。

从长时间来看，由于风电场测风时的年份所测的风速可能是正常年，也可能是大风年或者是小风年的风速，若不作修正，有产生风能估计偏大或偏小的可能，但也不能简单地将气象站的30年资料拿来进行对比。因为气象要素随时间的变化不仅含有气候的变化的影响，而且还含有站址的搬迁，站址周围建筑物和树木的成长等变化的影响，所以往往气象站的风速有随着年代推移逐年偏小的趋势，故不能看到气象站的风速序列中与风电场测风的年份比20世纪50—80年代小就认为是小风年。应该分析气象站资料，最近一些年来周围环境的变化，再确定相应风电场哪一年属于是什么年（大风、小风或正常年），然后以每年与气象站风速的差值推算出风电场长时间资料。即反映风电场长期平均水平的代表性资料。

3.数据计算处理

将验证后的数据与附近气象台、站获取的长期统计数据进行相关比较并对其进行修正，从而得出能反映风电场长期风况的代表性数据；将修正后的数据通过分析计算如应用WASP程序，变成评估风电场风能资源所需要的标准参数指标，如月平均风速、年平均风速、风速和风能频率分布（每个单位风速间隔内风速和风能出现的频率）、风功率密度、风向频率（在各风向扇区内风向出现的频率）等，计算风功率密度和有效风速小时数，绘制出风速频率曲线、风向玫瑰图、风能玫瑰图，年、月、日风速变化曲线。

4.测风数据用于风能资源的评估

对计算处理后的各参数指标及其他因素进行评估。其中包括重要参数指标的分析与判断，如风功率密度等级的确定、风向频率及风能的方向分布、风速的日变化和年变化、湍流强度分析、天气等；将各种参数以图表形式绘制出来。如绘制全年各月平均风速，风速频率分布图，各月、年风向和风能玫瑰图等，以便能直观地判断风速风向变化情况，从而估计及确定风力发电机组机型和风力发电机组排列方式。