風能密度

風能密度，又稱風功率密度，是氣流在單位時間內垂直通過單位面積的風能，單位為瓦/平方米。是描述一個地方風能潛力的最方便最有價值的量。

基本介紹

• 中文名：風能密度
• 外文名： Wind Energy Density
• 定義：氣流單位時間垂直通過面積的風能
• 作用：描述一個地方風能潛力
• 缺點：不能使用某個瞬時風速值

風能密度

風能密度：空氣在1秒內以速度為V流過單位面積產生的動能稱為風能密度。

平均風能密度

因為風速的隨機性很大，用某一瞬時的風速無法來評估某一地區的風能潛力，因此我們將平均風速代入上式得出平均風能密度W=1/T∫0.5ρV3dt

W―――該段時間0－T內的平均風能密度

ρ―――空氣密度(ρ的變化可以忽略不計)

V―――對應T時刻的風速

W=ρ/2T∫V3dt=ρ/2N∑Vi3

有效風能密度

在實際的風能利用中，對於那些不能使風能轉換裝置如風力發電機啟動或運行的風速，例如0～3米的風速不能使風機啟動，超過風機運行風速將會給風機帶來破壞，故這部分風速也無法利用，我們除去這些不可利用的風速後，得出的平均風速所求出的風能密度稱之為有效風能密度。

根據上述有效風能密度的定義得出計算公式：

W=∫0.5ρV3P(v)dv

V1――― 啟動風速

V2―――　停機風速

P(v)―――有效風速範圍內的條件機率分布密度函式

年風能可利用時間：

年風能可利用時間是指一年之中可以運行在有效的風速範圍內的時間，它可由下式求得：

t=N{exp[―(V1/c)k]―exp[―(V2/c)k]}

式中N為全年的小時數，V1為啟動風速，V2為停機風速，C、K為威布爾分布的兩個參數。

風功率密度等級

風能密度，蘊含著風速、風速頻率分布和空氣密度的影響，是衡量風電場風能資源的綜合指標。風功率密度等級在國標“風電場風能資源評估方法”中給出了7個級別，如表。

高度	10m		30m		50m		套用於併網風力發電
風功率密度等級	風功率密度/（W/m2）	年平均風速參考值/（m/s）	風功率密度/（W/m2）	年平均風速參考值/（m/s）	風功率密度/（W/m2）	年平均風速參考值/（m/s）
1	<100	4.4	<160	5.1	<200	5.6
2	100~150	5.1	160~240	5.9	200~300	6.4
3	150~200	5.6	240~320	6.5	300~400	7.0	較好
4	200~250	6.0	320~400	7.0	400~500	7.5	好
5	250~300	6.4	400~480	7.4	500~600	8.0	很好
6	300~400	7.0	480~640	8.2	600~800	8.8	很好
7	400~1000	9.49	640~1600	11.0	800~2000	11.	很好

註：1、不同高度的年平均風速參考值是按風切變指數為1/7推算的。2、與風功率密度上限值對應的年平均風速參考值，按海平面標準大氣壓並符合瑞利風速頻率分布的情況推算。