风玫瑰图是将测风塔或浮标记录的长期风向、风速数据按16方位统计,得到各方向出现频率及平均风速的极坐标图形。主风向(最长花瓣)直接影响风电场机组排列方式,偏差15°即可造成年发电量2%~4%的损失,是选址与微观选址的必备输入。19世纪航海日志用16方位玫瑰记录季风,20世纪70年代起被丹麦风电行业引入陆地选址;21世纪海上风电兴起后,加入100m高度层数据,成为投资级可行性研究标准章节。

风玫瑰图面要素
1. 方向:16方位,北起顺时针编号。
2. 频率:各方向小时数占全年比例。
3. 风速:花瓣长度对应平均风速,颜色分层表示各级风速出现次数。
4. 静风频率:中心圆点,无风小时占比;>10%需另行评估低风速风险。
陆上受地形狭管效应,主风向集中;海上无山脉阻挡,常出现双主峰,需分别统计10m、100m层风向,排除高度风向差可达15°。

风玫瑰图制作流程
1. 测风:激光雷达或测风塔,完整年数据,缺失率<10%。
2. 插值:WRF/CFD模型,水平分辨率≤100m。
3. 长期修正:用邻近气象站30年资料消除年际波动。

风玫瑰图机排主轴线与最长花瓣夹角≤±15°;海上双主峰时取角平分线,兼顾来回季风,全场年发电量极值差<1%。
50年一遇极大风速方向常非主风向,需对该方向进行载荷计算,必要时偏转机排5°–8°,可降低极限载荷3%~5%,折算到百万千瓦基地可降本约1亿元。
风玫瑰图静风频率:中心圆>10%时,全年无风小时>876h,应降低容量系数预期或提高轮毂高度,并在电气设计预留频繁启停能力。
动态玫瑰图:10分钟级风向数据接入数字孪生平台,可提前72小时调整偏航,全场发电量再增1%~2%。

从“年均玫瑰”到“月-日-时”多尺度玫瑰
1. 月度玫瑰——识别季风转向月份,用于分季节检修窗口规划;
2. 日变化玫瑰——海陆风昼夜切换,决定日内功率波动峰谷时差;
3. 小时玫瑰——台风过程3小时更新,实时校正偏航,降低极限载荷10%以上;
4. 极值玫瑰——单独统计≥25 m/s大风方向,用于极端工况载荷校核;
5. 三维玫瑰——加入100m、150m、200m层风向差,指导混塔或柔性塔轮毂高度选型。

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