风资源评估学科概述

从气象学的角度，可以把对风资源的研究称为风能气象学，并发展成了一个独立的学科。风能气象学可以描述成是应用地球物理流体力学，是气象学与气候学的结合。从广义上讲，气象学又是大气科学的重要组成部分，它包括大气热力学和化学、大气运动的定性和定量描述和大气与地球表面和生物圈的互动。气候学是研究气候及其实际应用的科学，侧重于地球上某一特定地理位置的气候条件，显然也与地理学相关^[4]。

风能气象学是使用气象方法的应用科学，包含三个主要领域：风力发电机组的微观选址、局地风能资源的评估和风功率的短期预测。

在风能气象学领域，选址的定义是对某一特定风力发电机组，在一个或多个特定地点的平均发电量进行估算。除了风资源外，完整的选址过程包括对电网可用性和土地使用情况等诸多内容的考虑，但这些并非本书所要涵盖的内容。预测未来数小时和几天的风功率给气象学带来巨大挑战，由于计算机能力的进步和观测站点密度的增加（尤其是气象卫星的使用），使这一切变得可能。但由于问题十分复杂，超出了一般风资源工程师的工作范围，因此风功率预测也不在本书涉及的范围之内。但是，读者可以从第10章和第11章得到一定的体会。

风资源评估技术的发展伴随着风力发电机组的商业演化和大型并网风电场的建设。1970年代初期，科学家和工程师们就开始研究与风力发电相关的气象学和气候学问题，并发表了大量的文献。很多国家都在这时启动了国家风能项目，其中最著名的大概是由美国西北实验室完成的美国风能资源图谱，和丹麦里索（Riso）国家实验室完成的丹麦风图谱，两者都发表于1980年。除此之外，多个国家还发行了选址手册，最著名的有美国（1977年和1980年）、加拿大（1984年）、荷兰（1986年）和可作为选址手册使用的欧洲风图谱（1989年）^[4]。我国比较系统的风资源图谱^[2]发表于2009年《Renewable and Sustainable Energy Reviews》杂志上。(www.xing528.com)

20世纪80年代，风力发电技术的发展非常迅猛，建造和测试了大型的风力发电机组，但是多由于设计缺陷，运行几年后便拆除了。这段时间风电行业积累了大量宝贵的经验，风资源评估的知识和微观选址的可靠方法变得越发清晰。20世纪90年代，世界风能的利用出现持续稳定的增长，不同品牌的设备之间和需要大量投资的项目之间，都出现激烈的竞争。那么，究竟基于什么对项目进行选址呢？回答这一问题时，风能气象学发挥了越来越重要的作用。

值得一提的是，该学科经过20多年的发展，投入了大量的研发力量，提出了很多评估方法，其中有些评估方法都最终被淘汰，而准确和有效的评估方法被广泛采用。进入21世纪以来，国外出版了多本相关的书籍，但多以操作手册的形式指导实践。本书则致力于风资源与微观选址的理论剖析，搭建学科体系，为中国的风电事业发展尽一份绵薄之力。