论文部分内容阅读
随着化石能源过度的消耗以及由于环境污染问题的日益突出,当今能源消耗与环境保护的压力使得各国政府都加大了对新能源和可再生能源的研发和投入。风力发电是当今世界新能源开发中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式,受到世界各国的高度重视,并得到广泛的开发和应用。建立风力发电场并取得最大经济效益的前提是进行风能资源最优场址的选择,其关键是要摸清风能资源状况及其分布和变化。客观、准确的风能资源评价是促进风力发电规模化发展的重要保障,目前制约我国风力发电可持续发展的重要因素之一就是没有摸清风机轮毂高度的潜在的、可开发的风能资源分布。在现有的科技手段和经验基础上,应用数值模拟技术进行风能资源评估是一个行之有效的方法。
从理论上讲,建立在对边界层大气动力和热力运动的数学物理描述基础上的数值模拟方法要优于仅仅依赖气象站观测数据的空间插值方法。从实际应用上来看,数值模拟方法可以得到较高分辨率的风能资源空间分布,可以更精确地确定可开发风能资源的面积和风机轮毂高度的可开发风能储量,更好地为风电开发的中长期规划和风电场建设提供科学依据。
本文通过应用WRF模式与PKUABLM模式耦合的方法对鄱阳湖北部地区的风能资源进行超高分辨率的数值模拟,并在此基础上,完成了该区域高分辨率风能资源数据集。并通过对数据的分析整理得到了该区域的各个风能参数,为风电场的选址提供参考依据。主要研究内容及成果包括:
1.应用WRF模式对鄱阳湖地区的大气边界层的物理特征进行一些具体的数值模拟。模拟结果可以更好的了解鄱阳湖地区大气边界层内各个气象要素的分布特点和规律,并为WRF与PKUABLM模式耦合模拟鄱阳湖北部地区风能资源提供理论支持。
2.利用研究区内2010年11月至2011年3月期间两个常规气象测站的测风数据,分析了两个测站的4m、10m、30m、50m、70m、100m高度风能资源分布情况,计算了气象站有效风小时数、风速频率、风向频率、平均风功率密度,以及研究区70m高度风能的储量并与该时段的模拟结果进行了比较。
3.本文对2010年12月~2011年2月鄱阳湖地区的风场进行超高分辨率的数值模拟。模拟结果表明,模式基本能够反映出湖陆分布下的风场特征,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。模拟结果包括:鄱阳湖北部地区30×54km范围内,水平分辨率200m×200m,垂直分辨率150m以下每隔10m的平均风速、风向频率、风速频率、平均风能方向频率、平均风功率密度、威布尔分布参数的数据集,并进行了简要的分析和小结。
4.为了更好的研究风机轮廓高度的风能资源,本文在对鄱阳湖北部地区2009年冬季风能资源模拟的基础上,进行2009年全年的风能资源数值模拟。通过模拟进一步了解鄱阳湖地区的风能资源分布情况,为风机的选址以及风电场的建立提供依据。