CN102542162A - 一种基于有效风速的风能评估方法 - Google Patents

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CN102542162A CN2011104402984A CN201110440298A CN102542162A CN 102542162 A CN102542162 A CN 102542162A CN 2011104402984 A CN2011104402984 A CN 2011104402984A CN 201110440298 A CN201110440298 A CN 201110440298A CN 102542162 A CN102542162 A CN 102542162A
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Abstract

本发明公开了一种基于有效风速的风能评估方法，该方法包括：步骤1：数据采集及获得；步骤2：针对风电场的空气密度历史数据，选定一取值恒定空气密度
Figure 2011104402984100004DEST_PATH_IMAGE002
作为参考量；步骤3：数据处理之最小时间间隔内的若干有效风速及平均风功率密度计算；步骤4：数据处理之最小时间间隔内的有效风速向任一较大时间间隔内的有效风速的转换；步骤5：数据处理之任一较大时间间隔内的风能评估。本发明一种基于有效风速的风能评估方法适用于空气密度

Description

一种基于有效风速的风能评估方法
技术领域
本发明涉及一种风能评估方法，尤其涉及一种基于有效风速的风能评估方法。
背景技术
风电场的建设与运营以占据足够多的风能资源为前提。准确的风能资源评估对于保证风电场的发电量和经济效益影响重大。在风电场选址过程中，需要对所在地历年的气象记录进行调查，并设置测风塔实际测量场内的风速，通过统计和分析获得风电场的风功率特征。
一般而言，针对风电场不同阶段的各种应用，需要了解的风功率数据的时间长度与时间间隔亦有所不同。在风电场的运营过程中，为了制定风电场长期发电规划和备用发电容量计划，需要数年内的风功率数据，数据点的时间间隔可达小时级；为了满足电力系统能量调度的要求，需要数周内的风功率数据，数据点的时间间隔一般为分钟级；而在风电机组的运行控制中，为了保护风电机组不受损坏，平抑其输出功率的快速波动，维持电力系统的运行稳定性，往往需要数日内的风功率瞬变特性，数据点的时间间隔可短至秒级。
风功率与风速密切相关，二者之间呈明显的非线性关系。在传统的风能与风功率统计中，所有的风能计算都是基于一段时间内的平均风速进行的。而这种传统的惯用做法可能给风能统计带来不可忽视的误差。一个明显的不良后果是，由秒级、分钟级和小时级等不同时间尺度的平均风速计算得到的同一段时间内的风能差别甚大，无法保持一致。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种基于有效风速的风能评估方法。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于有效风速的风能评估方法，该方法包括：
步骤1：数据采集及获得
采集风电场的具体数据如下：一定时间段内，分别同时通过风速风向仪均匀采集若干个风电场迎风方向的即时风速 v ，通过量测与空气密度
Figure 165153DEST_PATH_IMAGE001
相关的其他数据可得到实时变化的空气密度
Figure 175834DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤2：针对风电场的空气密度历史数据，选定一取值恒定空气密度
Figure 956839DEST_PATH_IMAGE002
作为参考量
步骤3：数据处理之最小时间间隔内的若干有效风速及平均风功率密度计算
根据步骤1中得到若干的空气密度
Figure 52971DEST_PATH_IMAGE001
，利用流体的物理学定律及动能定理并通过有效风速计算公式：
Figure 764575DEST_PATH_IMAGE003
计算若干个最小时间间隔的针对空气密度变化的有效风速，并通过所得的若干对应时刻的有效风速及平均风功率密度公式：
Figure 692080DEST_PATH_IMAGE004
计算若干最小时间间隔内对应时刻的所有风功率，式中，
Figure 142522DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 725950DEST_PATH_IMAGE006
分别为采集风电场内即时风速 v 的初始时刻和终止时刻；
步骤4：数据处理之最小时间间隔内的有效风速向任一较大时间间隔内的有效风速的转换
将步骤3中计算得到的若干个最小时间间隔内的有效风速
Figure 241245DEST_PATH_IMAGE007
作为计算任一较大时间间隔内的不同有效风速
Figure 23256DEST_PATH_IMAGE008
，并通过有效风速转化公式：
Figure 333015DEST_PATH_IMAGE009
计算大时间间隔内的有效风速，式中，
Figure 216788DEST_PATH_IMAGE010
为自然数，第
Figure 270195DEST_PATH_IMAGE010
层有效风速序列为：
Figure 172292DEST_PATH_IMAGE011
，每个数据点占据的时间长度为
Figure 652952DEST_PATH_IMAGE012
；第
Figure 522556DEST_PATH_IMAGE013
层有效风速序列为：
Figure 176392DEST_PATH_IMAGE014
，每个数据点占据的时间长度为
Figure 870678DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤5：数据处理之任一较大时间间隔内的风能评估
根据步骤3、步骤4中计算得出最小时间间隔的有效风速、最小时间间隔内各有效风速对应的平均风功率密度、较大时间间隔的有效风速，并通过
及
Figure 775814DEST_PATH_IMAGE018
联合计算得出任一较大时间间隔内的基于有效风速的风能，式中
Figure 652503DEST_PATH_IMAGE010
为自然数。
综上所述，本发明一种基于有效风速的风能评估方法适用于空气密度
Figure 474966DEST_PATH_IMAGE001
变化的风电场风能评估，不仅可以准确地对风电场的风能进行评估，而且在进行风能评估时结果不受时间段长短的影响。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹详予说明。
在对风电场的风能进行评估时，空气密度
Figure 47724DEST_PATH_IMAGE001
变化对风能评估影响是其中的一个关键性的影响因数；同时，风电场的风速对作为另一个关键因数对风能的评估也时刻处于变动当中，两个随时变动的关键性影响因素对风电场风能的评估造成较大的困难，如何利用简化的数学模型和原理对风能状况进行有效准确的评估是目前风能评估中的一大难题。目前尚无一套有效的方法对风能进行评估。
本发明一种基于有效风速的风能评估方法适用于空气密度
Figure 246624DEST_PATH_IMAGE001
及风电场风速时刻变化风电场风能评估，该方法具体包括以下步骤：
步骤1：数据采集及获得
采集风电场的具体数据如下：一定时间段内，分别同时通过风速风向仪均匀采集若干个风电场迎风方向的即时风速 v ，通过量测与空气密度相关的其他数据可得到实时变化的空气密度
Figure 971184DEST_PATH_IMAGE001
。
本具体实施例中，风速风向仪采集风电场迎风方向的即时风速 v 及空气密度
Figure 538563DEST_PATH_IMAGE001
获得空气密度均为同一时刻同时采集，且上述即时风速 v 及空气密度
Figure 275574DEST_PATH_IMAGE001
采样频率均为1秒1次。空气密度与风电场的即时风速 v 具有一一对应的关系。
空气密度
Figure 291121DEST_PATH_IMAGE001
是以一组数据的形式出现且该组数据与即时风速 v 具有一一对应的关系。
步骤2：针对风电场的空气密度历史数据，选定一取值恒定空气密度作为参考量
本步骤2中空气密度
Figure 119454DEST_PATH_IMAGE002
是针对风电场所在地区的空气密度数据通过平均的方式计算得到。该专利技术文件中所论述的空气密度的获取方式并不制约其他更好的获取方式。
在其他实施例中，步骤2可置于步骤1之前。相应的步骤之间的关系就要做相应的调整，在此不再赘述。
步骤3：数据处理之最小时间间隔内的若干有效风速及平均风功率密度计算
根据步骤1中得到若干的空气密度，利用流体的物理学定律及动能定理并通过有效风速计算公式：计算若干个最小时间间隔的针对空气密度变化的有效风速，并通过所得的若干对应时刻的有效风速及平均风功率密度公式：
Figure 781194DEST_PATH_IMAGE004
计算若干最小时间间隔内对应时刻的所有风功率，式中，
Figure 341488DEST_PATH_IMAGE005
、分别为采集风电场内即时风速 v 的初始时刻和终止时刻。
有效风速公式的具体推导过程如下：
根据流体的物理学定律，在一定时刻t，垂直通过一截面
Figure 375358DEST_PATH_IMAGE019
的风功率P为：
Figure 257864DEST_PATH_IMAGE020
Figure 672664DEST_PATH_IMAGE021
其中，
Figure 615213DEST_PATH_IMAGE022
是在微元体积
Figure 53147DEST_PATH_IMAGE023
中风的动能，
Figure 286813DEST_PATH_IMAGE019
的法向与风速
Figure 821700DEST_PATH_IMAGE024
的方向一致。空气密度为，则微元质量，微元动能可表述为：
Figure 396273DEST_PATH_IMAGE026
由此得到风功率函数为：
Figure 457770DEST_PATH_IMAGE027
Figure 804437DEST_PATH_IMAGE028
本步骤4中式
Figure 216964DEST_PATH_IMAGE021
说明，风功率与空气密度
Figure 244963DEST_PATH_IMAGE001
及扫风面积
Figure 239595DEST_PATH_IMAGE019
成正比，而与风速 v 成立方比关系。由本步骤4中式
Figure 429268DEST_PATH_IMAGE021
进一步可知，垂直穿过单位面积的风功率，即风功率密度
Figure 391408DEST_PATH_IMAGE029
为：
在一段时间
Figure 576630DEST_PATH_IMAGE031
内，垂直穿过单位面积的风能为：
该段时间内的平均风功率密度
Figure 756442DEST_PATH_IMAGE034
应满足：
Figure 460087DEST_PATH_IMAGE035
因而：
Figure 928294DEST_PATH_IMAGE037
参照式
Figure 101787DEST_PATH_IMAGE028
，将一段时间内的平均风功率密度
Figure 424052DEST_PATH_IMAGE034
表述为相应的等效风速
Figure 392008DEST_PATH_IMAGE007
的立方比函数：
Figure 75111DEST_PATH_IMAGE039
由本步骤中式和式
Figure 141473DEST_PATH_IMAGE039
，针对空气密度不变的情况，定义不受空气密度
Figure 286201DEST_PATH_IMAGE001
变化影响的有效风速
Figure 271475DEST_PATH_IMAGE040
为：
Figure 643550DEST_PATH_IMAGE041
Figure 714274DEST_PATH_IMAGE042
在利用本步骤式
Figure 580730DEST_PATH_IMAGE039
进行平均风功率密度的计算时，空气密度因随时都处于变动当中，且空气密度
Figure 963487DEST_PATH_IMAGE001
相当不稳定，加之有效风速
Figure 255928DEST_PATH_IMAGE007
也是一变量，故无法准确有效的计算平均风功率密度。
因在同样的一段时间内，空气密度
Figure 118897DEST_PATH_IMAGE001
同样对时间也存在一个积分，此时空气密度可进一步表示为：。
本方法一种基于有效风速的风能评估方法，为减小运算量并保证运算结果的有效性和正确性，针对参考量空气密度，风电场实测数据计算得到空气密度
Figure 635143DEST_PATH_IMAGE001
必然和
Figure 723184DEST_PATH_IMAGE002
之间的比值有如下关系：
Figure 990218DEST_PATH_IMAGE044
，如果用于计算空气密度
Figure 251435DEST_PATH_IMAGE001
的四个参数T、Ø、P及P(sat)的采集的时间间隔足够小时，故可视为空气密度
Figure 983897DEST_PATH_IMAGE001
相对恒定，在本实施例中，在时间段内，四个参数T、Ø、P及P(sat)为在同一时刻进行采样，频率为1秒1次，也可视为空气密度
Figure 997169DEST_PATH_IMAGE001
相对恒定。然而，当两采样时刻点的时间间隔较大且空气密度
Figure 796498DEST_PATH_IMAGE001
的变化很大的情况下，空气密度对风能评估评估构成很大的影响时，以下述及的式
Figure 749728DEST_PATH_IMAGE045
将很好地满足该种情况的出现。
由本步骤中式
Figure 538823DEST_PATH_IMAGE037
和式
Figure 79526DEST_PATH_IMAGE039
，针对空气密度
Figure 785314DEST_PATH_IMAGE001
变化的情况，定义受空气密度
Figure 120480DEST_PATH_IMAGE001
变化影响的有效风速
Figure 160986DEST_PATH_IMAGE007
为：
Figure 239801DEST_PATH_IMAGE003
Figure 737778DEST_PATH_IMAGE045
因根据步骤1中所得的空气密度
Figure 306163DEST_PATH_IMAGE001
具有多个，且与风电场即时速度的采样时刻点与计算空气密度
Figure 522380DEST_PATH_IMAGE001
需要采样的四个参数T、Ø、P及P(sat)的采样时刻点具有一致性，故通过有效风速计算公式计算所得的若干有效风速
Figure 570419DEST_PATH_IMAGE007
与若干空气密度具有一一对应的关系。
为便于描述及说明问题，规定风速风向仪采集即时风速 v 的时间间隔长短作为判断时间尺度上的依据，时间间隔最短者为最小时间间隔/基础时间间隔，由最小时间间隔/基础时间间隔采集的即时风速 v 对应计算出的若干有效风速作为基础层级有效风速数据。时间间隔较长者为较大时间间隔/更高层级时间间隔，由基于基础层级有效风速数据计算获得的较大时间间隔/更高层级时间间隔的若干有效风速数据作为更高层级有效风速数据。
故最小时间间隔内的各个有效风速可用通用的公式表示出来，同理，通过有效风速及空气密度计算所得的最小时间间隔内的各个平均风功率密度也可用通用的公式
Figure 433836DEST_PATH_IMAGE047
表示出来，且
Figure 217990DEST_PATH_IMAGE048
、的数据个数相等并具有一一对应的关系。需要特别指出的是，当
Figure 991091DEST_PATH_IMAGE050
时，
Figure 277716DEST_PATH_IMAGE051
、
Figure 604792DEST_PATH_IMAGE052
分别表示所有不同最小时间间隔内的有效风速数据，最小时间间隔内的所有风功率数据。在本具体实施例中：用
Figure 889143DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 114719DEST_PATH_IMAGE054
表示分别用以表示最小时间间隔内的所有有效风速数据及平均风功率密度数据。简化后的计算公式：
Figure 939455DEST_PATH_IMAGE003
用于计算最小时间间隔内的各有效风速，
Figure 121038DEST_PATH_IMAGE055
用于计算最小时间间隔内各平均风功率密度。故、的数据个数相等并且一一对应。
为使有效风速在不同的时间尺度上得到度量，本发明基于有效风速的风能评估方法采用分层数据的形式进行有效风速的统计，且以采样时间间隔长短作为不同层级分层划分的依据，在相同时间段内量。
在较优实施例中，风速风向传感器通常以小于或等于1秒时间间隔对即时风速 v 进行采集。
本具体实施例中，以时间间隔为1秒、采样频率为1秒1次采集若干个即时风速 v 并利用本步骤式
Figure 353808DEST_PATH_IMAGE045
中针对空气密度
Figure 452214DEST_PATH_IMAGE001
变化的有效风速计算公式得到基础层级有效风速数据；以时间大于1秒的时间间隔并利用相关有效风速递推关系推导出若干有效风速作为较高层级的有效风速数据。
本发明一种基于有效风速的风能评估方法至少包括两个层级时间间隔，即至少包括具有最小时间间隔的基础层级与具有大时间间隔的较高层级两个层级。以下仅以例举形式进行相应的说明，但在具体实施方式中并不限于下述形式，如采用秒、分钟、小时……作为不同层级划分的时间尺度，其中，以秒作为时间间隔采集计算得到的有效风速作为基础层风速数据，在基础层级有效风速数据的基础上可以通过相关有效风速递推关系分别计算出较高层级的有效风速数据，如较高层级为分钟级有效风速数据、更高层级为小时级有效风速数据……
需要特别指出的是，当采样频率达到1秒1次或1秒1次以上时，因风速的变化已足够小且时间间隔极短，故风速风向传感器采集的即时风速与本发明一种基于有效风速的风能评估方法计算得到的有效风速近似相等。
更高层级的有效风速可以由基础层级的有效风速转换而来并由此计算相应风能。
另外，相邻的较低层级第
Figure 78367DEST_PATH_IMAGE010
层与较高层级第
Figure 278536DEST_PATH_IMAGE013
层之间的有效风速存在如下的推导关系：
为便于描述说明问题，特设定较低的第
Figure 382758DEST_PATH_IMAGE010
层有效风速序列为：
Figure 538933DEST_PATH_IMAGE011
，每个数据点占据的时间长度为。
较高的第层有效风速序列为：
Figure 498076DEST_PATH_IMAGE014
，每个数据点占据的时间长度为
Figure 508758DEST_PATH_IMAGE015
。
可推算出相邻两层有效风速存在下列递推关系式：
Figure 476714DEST_PATH_IMAGE018
Figure 635163DEST_PATH_IMAGE056
由上述结论可知，第
Figure 894237DEST_PATH_IMAGE013
层的一个数据点对应于第
Figure 25004DEST_PATH_IMAGE010
层中的N个数据点，它们占据的时间长度相同。并且上层数据点的有效风速为下层对应多个数据点有效风速的均立方根。在
Figure 163861DEST_PATH_IMAGE057
时间段内，由第
Figure 809606DEST_PATH_IMAGE013
层数据点计算得到的风能总是等于由第
Figure 370906DEST_PATH_IMAGE058
层中的N个对应数据点计算得到的风能。
Figure 356180DEST_PATH_IMAGE059
Figure 728255DEST_PATH_IMAGE060
由上式表明，不同层间有效风速的递推方法可以保证各层风能计算结果的与实际风能一致性。
该两层级之间有效风速的递推关系式
Figure 798980DEST_PATH_IMAGE056
虽然仅例举了两相邻层级之间有效风速的递推关系，但事实上，只要基础层级或者较低层级的有效风速数据一确定均可通过层级有效风速递推关系式
Figure 665436DEST_PATH_IMAGE056
计算出任何高层级的有效风速。在本实施例中，所有高于基础层级的较高层级的有效风速均可由基于基础层级的有效风速计算得到，并以获得的相应的有效风速去进行风能的评估。唯一的区别是不同较高层级各有效风速数据点的时间长度所对应的基础层级各有效风速数据点的个数有所不同。即，越高层级的一个有效风速数据点所需要的基础层级的有效风速数据点越多，也即，越高层级一个有效风速数据点所对应的时间越长，相应的需要更多个基础层有效风速数据点才可以对应的计算出。
步骤4：数据处理之最小时间间隔内的有效风速向任一较大时间间隔内的有效风速的转换
将步骤3中计算得到的若干个最小时间间隔内的有效风速
Figure 505216DEST_PATH_IMAGE007
作为计算任一较大时间间隔内的不同有效风速
Figure 48192DEST_PATH_IMAGE008
，并通过有效风速转化公式：
Figure 340633DEST_PATH_IMAGE009
计算大时间间隔内的有效风速，式中，为自然数，第
Figure 203602DEST_PATH_IMAGE010
层有效风速序列为：
Figure 855163DEST_PATH_IMAGE011
，每个数据点占据的时间长度为
Figure 962797DEST_PATH_IMAGE012
；第
Figure 358006DEST_PATH_IMAGE013
层有效风速序列为：
Figure 906799DEST_PATH_IMAGE014
，每个数据点占据的时间长度为
Figure 807890DEST_PATH_IMAGE015
。
步骤5：数据处理之任一较大时间间隔内的风能评估
根据步骤3、步骤4中计算得出最小时间间隔的有效风速、最小时间间隔内各有效风速对应的平均风功率密度、较大时间间隔的有效风速，并通过
Figure 137240DEST_PATH_IMAGE016
Figure 70561DEST_PATH_IMAGE017
及
Figure 739440DEST_PATH_IMAGE018
联合计算得出任一较大时间间隔内的基于有效风速的风能，式中
Figure 309967DEST_PATH_IMAGE010
为自然数。
综上所述，本发明一种基于有效风速的风能评估方法适用于空气密度
Figure 798717DEST_PATH_IMAGE001
变化的风电场风能评估，不仅可以准确地对风电场的风能进行评估，而且在进行风能评估时结果不受时间段长短的影响。
以上所述的技术方案仅为本发明一种基于有效风速的风能评估方法的较佳实施例，任何在本发明一种基于有效风速的风能评估方法基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：
步骤1：数据采集及获得
采集风电场的具体数据如下：一定时间段内，分别同时通过风速风向仪均匀采集若干个风电场迎风方向的即时风速 v ，通过量测与空气密度
Figure 2011104402984100001DEST_PATH_IMAGE001
相关的其他数据可得到实时变化的空气密度；
步骤2：针对风电场的空气密度历史数据，选定一取值恒定空气密度
Figure 2011104402984100001DEST_PATH_IMAGE002
作为参考量
步骤3：数据处理之最小时间间隔内的若干有效风速及平均风功率密度计算
根据步骤1中得到若干的空气密度
Figure 720359DEST_PATH_IMAGE001
，利用流体的物理学定律及动能定理并通过有效风速计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
计算若干个最小时间间隔的针对空气密度变化的有效风速，并通过所得的若干对应时刻的有效风速及平均风功率密度公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
计算若干最小时间间隔内对应时刻的所有风功率，式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure DEST_PATH_IMAGE006
分别为采集风电场内即时风速 v 的初始时刻和终止时刻；
步骤4：数据处理之最小时间间隔内的有效风速向任一较大时间间隔内的有效风速的转换
将步骤3中计算得到的若干个最小时间间隔内的有效风速作为计算任一较大时间间隔内的不同有效风速
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，并通过有效风速转化公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
计算大时间间隔内的有效风速，式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为自然数，第层有效风速序列为：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，每个数据点占据的时间长度为；第
Figure DEST_PATH_IMAGE013
层有效风速序列为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，每个数据点占据的时间长度为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤5：数据处理之任一较大时间间隔内的风能评估
根据步骤3、步骤4中计算得出最小时间间隔的有效风速、最小时间间隔内各有效风速对应的平均风功率密度、较大时间间隔的有效风速，并通过
Figure DEST_PATH_IMAGE017
及
Figure DEST_PATH_IMAGE018
联合计算得出任一较大时间间隔内的基于有效风速的风能，式中
Figure 331524DEST_PATH_IMAGE010
为自然数。
2.根据权利要求1所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：风速风向传感器以小于或者等于1秒时间间隔对即时风速进行采集以便获取瞬时风速。
3.根据权利要求1所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：风速风向仪采集风电场迎风方向的即时风速的采样频率为1秒1次。
4.根据权利要求1所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：采用分层数据的形式进行风速的统计。
5.根据权利要求4所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：采样时间间隔长短作为不同层级分层划分的依据。
6.根据权利要求5所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：至少包括两个层级时间间隔，即至少包括具有最小时间间隔的基础层级与具有大时间间隔的高层级两个层级。
7.根据权利要求1所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure DEST_PATH_IMAGE020
的数据个数相等并具有一一对应的关系，也即
Figure DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure DEST_PATH_IMAGE022
的数据个数相等并且一一对应。
8.根据权利要求1所述的基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：步骤2中空气密度
Figure 270530DEST_PATH_IMAGE002
针对风电场所在地区的空气密度数据通过算数平均的方式计算。
9.一种基于有效风速的风能评估方法，其特征在于：
步骤1：针对风电场的空气密度历史数据，选定一取值恒定空气密度
Figure 92993DEST_PATH_IMAGE002
作为参考量；
步骤2：数据采集及获得
采集风电场的具体数据如下：一定时间段内，分别同时通过风速风向仪均匀采集若干个风电场迎风方向的即时风速 v ，通过量测与空气密度
Figure 422343DEST_PATH_IMAGE001
相关的其他数据可得到实时变化的空气密度
Figure 621243DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤3：数据处理之最小时间间隔内的若干有效风速及平均风功率密度计算
根据步骤2中得到若干的空气密度
Figure 290122DEST_PATH_IMAGE001
，利用流体的物理学定律及动能定理并通过有效风速计算公式：
Figure 351662DEST_PATH_IMAGE003
计算若干个最小时间间隔的针对空气密度变化的有效风速，并通过所得的若干对应时刻的有效风速及平均风功率密度公式：
Figure 105991DEST_PATH_IMAGE004
计算若干最小时间间隔内对应时刻的所有风功率，式中，
Figure 843003DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 428705DEST_PATH_IMAGE006
分别为采集风电场内即时风速 v 的初始时刻和终止时刻；
步骤4：数据处理之最小时间间隔内的有效风速向任一较大时间间隔内的有效风速的转换
将步骤3中计算得到的若干个最小时间间隔内的有效风速作为计算任一较大时间间隔内的不同有效风速
Figure 100175DEST_PATH_IMAGE008
，并通过有效风速转化公式：
计算大时间间隔内的有效风速，式中，为自然数，第
Figure 416253DEST_PATH_IMAGE010
层有效风速序列为：
Figure 207491DEST_PATH_IMAGE011
，每个数据点占据的时间长度为
Figure 286306DEST_PATH_IMAGE012
；第
Figure 784283DEST_PATH_IMAGE013
层有效风速序列为：，每个数据点占据的时间长度为
Figure 568885DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤5：数据处理之任一较大时间间隔内的风能评估
根据步骤3、步骤4中计算得出最小时间间隔的有效风速、最小时间间隔内各有效风速对应的平均风功率密度、较大时间间隔的有效风速，并通过
Figure 451391DEST_PATH_IMAGE016
及
Figure 808740DEST_PATH_IMAGE018
联合计算得出任一较大时间间隔内的基于有效风速的风能，式中
Figure 246674DEST_PATH_IMAGE010
为自然数。
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