风速统计特性：了解风能利用的数据分析

8.1.5.1　两参数Weibull分布

风速分布规律是风能资源统计特性的最重要指标之一，也是在风电场规划设计和并网技术研究中所必需的重要参数。工程中风速的分布还可以利用数学上的概率分布模型来描述，例如有Weibull分布、Rayleigh分布等。

其中两参数Weibull分布模型应用最为广泛，只要给定Weibull分布参数c和k就可以求出平均风能密度、风能密度及风能可利用小时数。它有两种表示形式：一种是概率密度函数，用来描述不同的风速累计的时间占总时数的百分比；另一种是累计分布曲线，描述风速等于或低于某个风速的发生概率。

用两参数Weibull分布描述的风速概率密度函数为

式中 v——风速，m/s；

k——Weibull形状因子；

c——Weibull比例因子。

两参数Weibull分布描述风速的累积分布函数为(www.xing528.com)

式中 v——风速，m/s；

k——Weibull形状因子；

c——Weibull比例因子；

a——风速积分上限，m/s。

关于c和k的取值可以根据实际测得的风速数据采用最小二乘法，即累积分布函数拟合Weibull分布曲线法，平均风速和标准差估计法，平均风速和最大风速估计法。在具体使用中，前两种方法需要有完整的风速观测资料，需要大量的统计工作；第三种方法的平均风速和最大风速可以从气象部门资料中获得，所以，这种方法较前两种方法有一定的优越性。此外，还有矩量法、极大似然法、能量格局因子法等。

8.1.5.2　风速的极值分布

工程应用中往往需要考虑多年一遇的极大风速，例如ESDU的标准风速为50年一遇值，我国有些部门使用30年一遇值。求多年一遇风极值的方法，国际上多采用具有理论基础的Fisher TippettⅠ型分布（Gumbel分布），国内倾向使用经验曲线拟合分布如Pearson-Ⅲ型等。但是，使用经验拟合，其可信度与观测年限关系较大，且计算规则较繁琐。F TⅠ型分布往往计算风速值高于实测值，这可能是在原始假设中认为风速无上界造成的，如果考虑大气中风速的可能极限速度后再使用F TⅠ型分布，则计算值与实测值一致，可在风力静力荷载中使用保证率概念。