大气边界层是靠近地面的低层大气层，受地表强迫作用和热对流、湍流、阵风等相干结构的影响，边界层的风特性及演变规律非常复杂。风电机组安装在大气边界层的底部，主要吸收利用地面低空风能资源，边界层的复杂风特性直接关系和影响风力发电的运行和出力。边界层风特性对风力发电的影响研究工作对于提高风能资源的利用效率，揭示可再生能源与气候变化的相互关系、促进人类社会与自然环境可持续发展等方面具有重要意义。　　本文研究了均匀下垫面、复杂地形下垫面和海洋下垫面三种类型边界层的风特性，及其对风力发电实际业务的具体影响，分别涉及风电功率预测、风场精细化模拟、风能资源评估三个方面。主要内容和研究结论如下:　　(1)利用激光雷达设备在吉林均匀下垫面风电场开展了气象观测，研究了湍流、风切变和降雨等因素对风电机组出力的影响。结果表明，高湍流在切入风速左右提升了风速功率曲线6～80％，在额定风速左右降低了风速功率曲线11％，同时增大了离散性约40％;高切变在切入风速和额定风速左右均提升了风速功率曲线，幅度分别为8～24％和13％，同时减小了离散性约30％;降雨天气下风速功率曲线提升了5～32％，同时增大了离散性5％。研究对于风电功率预测工作具有重要参考意义。　　(2)通过吉林均匀下垫面风电场研究了风力发电的扰动效应对机舱风速计观测结果的影响，并提出了一种新的修正机舱风速的方法。结果表明，7.0m/s以下的低风速段，机舱风速低于自由流风速;而7.5m/s以上的高风速段，前者高于后者;风力发电的扰动影响导致机舱风速功率曲线的离散性升高超过70％;考虑大气湍流的影响，本文提出了双机舱传递函数(NTF)方法应用于修正机舱风速;分别采用未修正的、国际电工委员会(IEC)单NTF方法修正的、和本文的双NTF方法修正的机舱风速功率曲线，评估年发电量的误差范围为-8.8％～-0.5％、-2.4％～-0.2％和-0.2％～0.2％。本文方法大幅缩小了误差，且应用效果优于IEC方法。成果为提高风电功率预测的准确度提供了重要参考。　　(3)引入了我国制作的全球首套30m分辨率地表覆盖产品GlobeLand30，结合计算流体力学(CFD)模式WT，开展云南复杂地形风场的精细化模拟，获得了地面70m高度的水平分辨率为30m的风能资源图谱。经场内两座测风塔观测数据检验，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;模拟与观测的风频分布和风向玫瑰保持了一致性;采用模拟数据测算风力发电量的误差在1％以内;采用欧洲空间局产品300m地表覆盖产品开展了风场模拟对照实验，平均风速的模拟误差在3％，平均风功率密度的模拟误差在6％，采用模拟数据测算发电量误差在6％。本文模拟结果的误差小、精度高，可满足预测长期发电量的业务需求。　　(4)利用江苏近海离岸距离5km、高度90m的海上测风塔完整年的梯度观测数据研究了海洋大气边界层的低层风特性。结果表明:当海面10m高度的风速增大到5～20m/s区间时，风切变指数和10m高度的湍流强度分别稳定在0.10和0.09左右;虽然风生海浪效应导致海面粗糙度增大，但传递到湍流强度的影响则较少，因而观测结果并未随风速增大而明显升高;陆地下垫面及建筑物群对近海区域的风特性具有显著影响，对于5～20m/s风速区间，陆风和海风扇区的风切变指数分别为0.130和0.094，10m高度的湍流强度分别为0.095和0.083; WT模式风场模拟结果中，陆地下垫面及建筑物群的影响被低估，陆风扇区的风切变指数和湍流强度模拟结果明显低于观测结果。成果对于海洋大气边界层研究、海上风能资源评估等具有重要参考意义。　　(5)引入了高时空分辨率气候预测系统再分析(CFSR)数据应用于海上风电场长年代风能资源评估。经检验，CFSR数据与海上测风塔数据10m高度风速的平均偏差为-0.18 m/s，均方根误差为1.87 m/s，CFSR数据可信度较高;采用CFSR数据与海上测风塔数据的相关系数增加了40％～90％，提高了长年代订正方法的精度和结果可靠性;订正获得了海上测风塔近30年的风数据，90m高度的多年平均风速6.92 m/s，标准差为0.17 m/s(2.5％);测算出海上风电场近30年的年发电量（等效满负荷小时数），多年平均值为2423h，标准差为112h(4.6％);评估出海上测风塔90m高度25年一遇、10年一遇、5年一遇的最小年平均风速分别为6.62、6.70和6.78 m/s;对应海上风电场最小年等效满负荷小时数分别为2227、2280和2329h。成果技术上可行，具备应用和推广价值。