山东省近海区域风能资源动力降尺度研究及储量估计

利用目前国内外广泛应用的中尺度数值模式系统MM5以及CALMET气象风场模块结合NCEP/NCAR再分析资料,选取近年来沿海年平均风速变化的平均年-2008年作为模拟年,结合模拟年地面和高空气象观测资料,对山东省近海风能资源进行动力降尺度模拟研究,得到不同高度1km×1km的风能资源分布状况。结合山东沿海岸及海岛自动气象站同期测风记录,对比分析了10m高度数值模拟结果与实际观测结果的相对误差。利用ARCGIS分析软件得到山东省近海范围内70m高度风能资源储量。结果表明:动力降尺度方法可用于较高分辨率的风能资源数值模拟,可作为区域风能资源评价分析的有效手段。     

基于GIS的福建省陆地风能资源开发潜力评估

科学、准确的评估区域风能的开发潜力及其空间分布状况是风能资源开发的一项重要基础性工作。本文应用GIS手段建立了一套简单有效的评估区域陆地风能资源的方法。利用福建省的23个气象站30年的日均气象数据,应用趋势面分析和普通克吕格插值结合的混合插值方法,计算得到空间分辨率为1km×1km的年平均风速的空间分布数据。以此数据集为基础,结合研究区的DEM和土地利用等地理限制因素,分别评估了距地面50m、80m和100m高度上的风能开发的技术潜力及发电经济成本。结果发现：福建省在三个高度上风电的适宜开发面积都在1万km2以上,主要集中分布在东部沿海一带。选择三种目前主流的风电机组作为参考风机,估算结果显示,福建省陆上风电的总装机容量可达187～245GW,年均发电量约为2010年福建省全社会总用电量的4到5倍。同时,风能的单位发电成本在（0.13～0.76）元/kW.h之间,风况条件较好的沿海地区风电的经济性优势显著,应作为优先开发区域。     

基于GIS技术的陆上风能资源开发制约因素分析——以甘肃省酒泉风电基地为例

本文采用中国气象局的风能资源数值模式系统,模拟了甘肃酒泉风电规划区较高分辨率(1km×1km)的50m高度平均风能资源分布状况。结果表明,玉门市昌马乡西部、瓜州县柳园镇附近、敦煌西部与新疆哈密交界区以及马鬃山镇附近年平均风功率密度和年有效小时数均较大,属于风资源较丰富区,有利于大规模风电开发。通过与测风塔实测数据的对比检验,评估了数值模拟结果的准确度。根据实际地形地貌和土地利用等基础地理信息,采用ArcGIS空间分析技术和建模工具分析了影响甘肃酒泉风电基地风能资源开发的主要制约因素,扣除不可开发区和限制开发区,计算得到可利用区域各等级风能资源的开发面积、技术可开发量、制约条件所占面积等评估结果。本文研究结果可为区域或风电场风能资源评估及风能资源开发利用提供技术途径和科学参考。     

基于GIS技术的陆上风能资源开发制约因素分析

本文采用中国气象局的风能资源数值模式系统,模拟了甘肃酒泉风电规划区较高分辨率（1km×1km）的50m高度平均风能资源分布状况。结果表明,玉门市昌马乡西部、瓜州县柳园镇附近、敦煌西部与新疆哈密交界区以及马鬃山镇附近年平均风功率密度和年有效小时数均较大,属于风资源较丰富区,有利于大规模风电开发。通过与测风塔实测数据的对比检验,评估了数值模拟结果的准确度。根据实际地形地貌和土地利用等基础地理信息,采用ArcGIS空间分析技术和建模工具分析了影响甘肃酒泉风电基地风能资源开发的主要制约因素,扣除不可开发区和限制开     

中国近海风能资源开发潜力数值模拟

为了解我国近海风能资源分布状况,本文运用数值模拟手段对中国近海风况进行了高分辨率的研究:①运用中国气象局开发的风能资源数值模拟评估系统(Wind Energy Resource Assessment System,WERAS)中的MM5/Calmet模式对沿海2009年1月-5月逐日模拟计算,并将模拟结果与测风塔资料进行对比,结果表明:月平均风速、逐时风速和风向以及风能参数的分布形态与观测资料均比较吻合,因此认为该模式系统可以用来对我国沿海风能资源进行可靠的数值模拟评估;②运用WERAS对我国沿海20年(1986年-2005年)平均风资源进行1km×(200～400)W/m2,附近海域的多年平均风功率密度约在(300～800)W/m2之间;福建省的风能资源特别丰富,其次是1km分辨率的计算,结果显示:我国沿海风能资源非常丰富,沿海各省70m高度的陆上多年平均风功率密度基本在辽宁省、浙江省和广东省,然后是山东省、河北省、天津市和上海市,最后是江苏省、海南省和广西省;③进一步分析了我国沿海离岸风速变化:辽东半岛东部海域、渤海湾、江苏南部到浙江北部沿海、广州雷州半岛东部海域的风速在离岸后70～85km处不再变化,广西和海南近海风速在离岸后30～40km处基本稳定,其余近海海域风速稳定线基本在离岸50km处。     

福建沿海70米高度风能资源分布特点及评估

利用福建省沿海地区18座测风塔70m高度的观测资料进行计算分析。结果表明,福建沿海地区风能资源储量丰富,其中福州中南部至泉州南部沿海一带风能资源最为丰富,年有效风功率密度介于（516.7～930.4）W/m2之间,平潭岛的风功率密度更是高达930.4W/m2;此外,位于福建南部的漳浦县赤湖镇一带的风能资源也非常丰富,年有效风功率密度超过509.9W/m2。风功率密度的计算结果与模拟结果分布特点相一致。福建沿海地区年平均有效风能时数及其百分率分别为7837.3h、82.9%。依据国标（GB/T18710-2002）对福建沿海风资源等级进行划分,福州中南部至泉州南部沿海一带应用于风力发电等级为＂很好＂,其余地区介于＂较好＂和＂好＂之间。另外,统计分析结果表明,福建沿海风向稳定,各地区主导风向明显,北部、中部、南部三个地区的主导风向风别为N-NE、N-NNE和NNE-ENE,风能密度分布特点与风向一致。     

GlobeLand30地表覆盖产品应用于精细化风能资源评估

高山风电场具有多方面复杂特性,因此有必要开展精细化风能资源评估。本文创新性地引入了中国自主制作的全球首套30m分辨率地表覆盖产品Globe Land30,制作高精度地表粗糙度资料,并应用于精细化风能资源评估。该方法在云南大团山风电场案例进行了尝试实施,使用计算流体力学(CFD)模式Meteodyn WT获得了30m分辨率的平均风速和平均风功率密度图谱。采用风电场内测风塔的实测数据对模拟结果进行了检验,观测期6个月平均风速的模拟误差在1%以内,平均风功率密度的模拟误差在4%以内。模拟与实测的风速频率分布和风向玫瑰均保持了较好的一致性。采用模拟数据计算了两种典型风电机组的发电量,观测期的总发电量误差低于1%。利用欧洲空间局地表覆盖产品开展了对照实验,其模拟结果的误差水平显著高于上述结果。本文研究成果基本满足风电场预测长期发电量水平的业务需求,具备应用与推广价值。     

MM5与CFD软件相结合对复杂地形风资源模拟初探

本文将中尺度气象模式MM5和以流体力学计算为核心的风资源评估软件WindSim相结合,对鄱阳湖地区复杂地形条件下的风能资源状况进行了高分辨率的数值模拟评估,通过模拟结果与同时段铁塔观测数据的对比分析发现:MM5的3km分辨率模拟可以较准确的得到湖区风速的量值,能大致模拟出湖区风速分布趋势以及年主导风向,但是对更精细的局地风况分布的模拟相对过粗,而"中尺度模式+流体力学软件"的方法可以较好的刻画出复杂地形条件下的局地风况,使局地风速的模拟量值与观测结果更为接近,尤其对10m高度的风速模拟结果改善最明显,故认为该方法可作为复杂地形条件下的风电场开发的前期风资源预评估手段之一.     

毕节市风能资源评估初探

分析贵州省2006~2007年的平均风速分布,发现贵州省风能资源比较丰富的区域主要集中在贵州省西部的六盘水市以及毕节市的西部。然后利用毕节市威宁站2006~2010年的气象站观测资料,分析威宁站10m高度的年平均风能密度、年平均有小时数、风速的日变化、月季变化、风向和风速频率等风参数的分布特征。分析结果表明威宁县10m高度风能资源属于可利用区,具有开发和利用的价值。     

西藏拉萨低风速区风能资源观测及评估

风能资源观测评估是风电开发利用的重要前提,通过在西藏拉萨市西藏自然科学博物馆内建立测风塔,对拉萨市低风速区风能空气密度大小、风能密度变化趋势、风速大小、平均风功率密度及其风能频率分布和风向偏差等特征开展统计分析与评估,结果发现拉萨市低风速区蕴藏着较为丰富的风能资源,虽然在空气密度大小和风向占比等指数方面相对劣势,但是在风能密度的大小、风速的大小、平均风功率密度及其风能频率分布等方面占优势。     

动力降尺度法对鄱阳湖区风能资源模拟效果分析

本文利用中尺度数值模式MM5以及Calmet模型,结合地面和高空观测资料对鄱阳湖区复杂地形条件下风能资源进行动力降尺度研究,并结合鄱阳湖区4个代表风场一年实测资料对模拟结果进行全面分析,得出:动力降尺度方法能够较好地模拟出鄱阳湖区风能资源的空间分布,鄱阳湖区风功率密度高值区主要在鄱阳湖区狭长湖道南侧的水域和湖岸两侧,鄱阳湖北部狭管湖道为高值中心区。风能资源的数值模拟结果月变化特征与观测期间大风出现的时间十分吻合。各风场风向、风能方向以及风速频率分布模拟与实测结果比较一致,但在量级上有一定的偏差。各风场日平均风速模拟值与实测值年相关系数为0.647～0.780,鄱阳湖区70m高度年平均风速模拟值与测风塔实测值相对误差为6.77%。总体来说,动力降尺度方法模拟效果较好,可以作为区域风能资源评价和特性分析的有效手段。     

鄱阳湖区近地层风能资源特征研究

在鄱阳湖区4座测风塔历时1年逐10分钟梯度观测的资料基础上,统计分析了该地区平均风特征和风能资源参数。.结果表明:鄱阳湖区风速随着高度升高而增加较为缓慢,风切变指数较平原地区明显偏小,在湖区北部的狭长地带,狭管效应对风速的增强作用较为明显;受地形的影响,鄱阳湖北部狭管内风廓线分布高度一致,狭管内外明显不同;鄱阳湖区地势低洼的地方湍流强度高于地势较高的地方的湍流强度,山脊处湍流强度随高度变化不明显,在狭管内,湍流强度较狭管外开阔湖面小;鄱阳湖区风场各高度层Weibull尺度因子值在4.92～7.49之间,各高度层Weibull形状参数值在1.49～1.84之间。观测塔位于山脊上的长岭的层形状参数和射山的尺度因子值随高度的变化趋势不同于另外两个测风塔。     

MM5模式在风能资源普查中的应用试验

应用MM5模式以2001年4月辽宁省沿海及近海海域为例试验了中尺度气象模式在风能资源普查中的作用。结果表明，模式基本能够反映海陆分布、地势起伏等复杂地形下的风场特征，也基本能够反映风能资源参数的分布以及风速的变化情况。可以模拟出风能资源量的相对大小分布，并识别出辽宁省近海、海岛、沿海以及内陆一些地势较高的山口地带风能资源比较丰富，但模拟的风能资源量偏小，特别是对大于10m/s的较大风速模拟得明显偏低。试验表明，MM5模式对大范围区域风能资源的宏观评估以及风电场宏观选址具有很好的参考和应用价值，但目前还不足以定点模拟和确定风电场场址位置，但数值模拟作为风能资源普查的一种新型手段有发展和研究价值，是未来风能资源普查评价技术的发展方向。     

基于生命周期评估的海、陆风电系统排放对比

为了应对气候变化、资源短缺与环境污染问题,各国都在积极开发清洁能源,风能作为可再生的清洁能源,得到了世界各国的高度重视.在实现2030年碳排放达峰的目标约束下,近年来,中国风电规模也处于快速增长的阶段.风力发电过程虽然不会排放温室气体和污染物,但从产业的生命周期角度分析,在设备制造、运输、安装、运行、废弃等环节也会带来...     

GRAPES模式在华南沿海风电场精细风场预报中的应用

将GRAPES模式通过嵌套降尺度、垂直网格加密等精细化处理手段和边界层参数化方案的优选,为华南沿海风电场提供精细风场预报。气象模式分别采用6km×6km和1km×1km水平分辨率,并配置不同分辨率的地形和下垫面资料。边界层参数化方案分别采用GRAPES自带的MRF方案和MYJ方案针对不同天气类型进行预报。将预报结果与测风塔同期观测资料进行比较评估,结果表明:模式分辨率的提高并结合较精细的地形和下垫面资料,能有效提高风速的预报精度;通过精细化处理,GRAPES模式对风力发电的各风速段预报效果都有明显改善;模式边界层参数化方案的选取与地形、主导风向和大气稳定度的配置密切相关,通过对天气形势的预判断和集合预报结果的后处理,能够有效提高风速的预报精度。