在風(fēng)電場進(jìn)行開發(fā)建設(shè)之前，會進(jìn)行一項十分重要的工作，測風(fēng)和風(fēng)資源評估，和風(fēng)力發(fā)電的前提是風(fēng)能資源評估，對風(fēng)能資源的正確評估是風(fēng)電場取得良好經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。風(fēng)能資源評估的主要目的是確定風(fēng)電場的裝機容量、風(fēng)力發(fā)電機組選型及布置等。確定風(fēng)電機組選型的指標(biāo)之一即是風(fēng)切變指數(shù)，

風(fēng)切變系數(shù)對風(fēng)力發(fā)電的影響主要有兩個方面：

1、根據(jù)風(fēng)切變系數(shù)選取最佳的輪轂高度。

2、如果風(fēng)切變系數(shù)過大，那么在葉片的整個掃風(fēng)面上的風(fēng)力載荷就非常不均衡，這將影響到葉片和機艙的使用壽命和運行安全。

風(fēng)切變指數(shù)公式

 α即為風(fēng)切變指數(shù)

準(zhǔn)確計算預(yù)裝輪轂高度處的風(fēng)資源數(shù)據(jù)，是評估風(fēng)電場發(fā)電量的先決條件。在風(fēng)電場可行性研究中需要根據(jù)風(fēng)力機輪轂高度處風(fēng)速、風(fēng)向來計算風(fēng)電機組的發(fā)電量，但實際測風(fēng)中測風(fēng)儀器的高度并不是完全都能滿足風(fēng)電機組的安裝高度，所以在估算風(fēng)電機組發(fā)電量時需要根據(jù)測風(fēng)塔的實際測風(fēng)數(shù)據(jù)，利用風(fēng)切變指數(shù)推算出近地層任意高度的風(fēng)速。實測風(fēng)速盡可能使用最接近輪轂高度處的風(fēng)速，而風(fēng)切變指數(shù)按照現(xiàn)有通常的做法是根據(jù)測風(fēng)儀器2個不同高度實測風(fēng)速的全部數(shù)據(jù)求得，或者是根據(jù)不同高度風(fēng)速利用擬合曲線求得一個綜合結(jié)果，而實際上計算風(fēng)切變指數(shù)都有哪些方法呢？

一、利用風(fēng)廓線擬合，得到擬合的冪律曲線，從而得到整個測風(fēng)高度的風(fēng)切變指數(shù)。（較常用）

將各個高度的平均風(fēng)速繪制散點圖，然后根據(jù)指數(shù)關(guān)系進(jìn)行曲線擬合，得到風(fēng)切變指數(shù)擬合曲線，從而得到風(fēng)切變指數(shù)。

（采用工具：windgrapher和Excel）

二、利用年平均風(fēng)速計算風(fēng)切變指數(shù)（一般計算，常用）

根據(jù)各高度年平均風(fēng)速數(shù)據(jù)利用指數(shù)公式計算出風(fēng)切變指數(shù)。

三、利用測風(fēng)塔每10min數(shù)據(jù)計算（一般常用，精確度高）

如果測風(fēng)塔數(shù)據(jù)齊全，數(shù)據(jù)缺失少，完整率高，可利用全部數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)切變計算。具體計算方式為：取得測風(fēng)塔每10min測風(fēng)數(shù)據(jù)，選擇最接近預(yù)裝輪轂高度的風(fēng)數(shù)據(jù)，利用指數(shù)公式進(jìn)行風(fēng)切變指數(shù)計算，最終再計算所有10min結(jié)果的平均值作為總風(fēng)切變指數(shù)。

四、去除小風(fēng)速后計算風(fēng)切變指數(shù)

目前常用的風(fēng)機切入風(fēng)速一般為3～4m/s，故3m/s以下風(fēng)速對風(fēng)機功率沒有任何貢獻(xiàn)，且在小風(fēng)速下，測風(fēng)儀得到數(shù)據(jù)誤差比較大，可以去除3m/s以下風(fēng)速以后再進(jìn)行計算。具體計算方法為：去除各個高度3m/s以下的風(fēng)速數(shù)據(jù)，對剩余的每一組數(shù)據(jù)都利用指數(shù)公式計算其風(fēng)切變指數(shù)，再取所有計算結(jié)果的平均值作為總風(fēng)切變指數(shù)。

五、利用典型速度段風(fēng)速計算風(fēng)切變指數(shù)。

湍流強度I15是10min平均15m/s風(fēng)速下的湍流強度值，是環(huán)境湍流強度的特征值，進(jìn)行湍流強度分析時一定要計算的重要指標(biāo)。選取距離輪轂高度最近的測風(fēng)高度(70m)處(15±0.5m/s)的數(shù)據(jù)，將同組的各高度風(fēng)速數(shù)據(jù)利用指數(shù)公式計算風(fēng)切變指數(shù)，再取所有計算結(jié)果的平均值作為總風(fēng)切變指數(shù)。

風(fēng)切變指數(shù)關(guān)系到機組選型和風(fēng)機輪轂高度選擇。上邊匯總了5種不同的風(fēng)切變指數(shù)的計算方法，供大家根據(jù)風(fēng)電場的實際情況選擇合適的計算方法，減小風(fēng)切變指數(shù)的計算誤差。

風(fēng)在近地層中垂直變化的原因有動力因素和熱力因素，前者主要來源于地面的摩擦效應(yīng)，即地面的粗糙度，后者主要表現(xiàn)為與近地層大氣垂直穩(wěn)定度的關(guān)系。