2.1 大氣湍流強(qiáng)度
大氣湍流強(qiáng)度是風(fēng)速隨時間和空間變化的程度,反映脈動風(fēng)速的相對強(qiáng)度,是描述大氣湍流運動特性的最重要的特征量,同時也是影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組疲勞壽命的一個重要參數(shù)。湍流強(qiáng)度可表征為脈動風(fēng)速均方根值與平均風(fēng)速的比值:

式中:u,v,w —分別為縱向、橫向和豎向3 個正交方向上的瞬時風(fēng)速分量;
u`、v`、w′—分別為對應(yīng)的3 個正交方向上的脈動風(fēng)速分量;V— 平均風(fēng)速。
3 個正交方向上的瞬時風(fēng)速分量的湍流強(qiáng)度分別定義為:

在大氣邊界層的地表層中,三個方向的湍流強(qiáng)度是不相等的,一般εu >εv >εw。在地表層上面,三個方向的湍流強(qiáng)度逐漸減小,并隨著高度的增加趨于相等。在風(fēng)工程研究中,主要考慮與平均風(fēng)速方向平行的縱向湍流強(qiáng)度εu。風(fēng)電工程計算中,10 分鐘湍流強(qiáng)度IT 可按下式計算:
IT =σ/ν
式中:σ—10 分鐘風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)偏差;ν—10 分鐘平均風(fēng)速(m/s)。IEC61400-1 標(biāo)準(zhǔn)定義的湍流強(qiáng)度等級如表1 所示:

?。?Iref : 風(fēng)速為15m/s 是湍流強(qiáng)度期望值。
由上表可看出,當(dāng)Iref >0.16 時,表示湍流處于較高水平,當(dāng)Iref <0.12時,表示湍流處于較低水平。湍流強(qiáng)度影響風(fēng)電機(jī)組運行的安全性和發(fā)電量,在風(fēng)資源評估和風(fēng)電機(jī)組選型中占據(jù)重要的地位。