湖北省丘陵山区风能资源特征分析

利用分布在湖北省丘陵山区的12个70 m（80 m）高测风塔一整年的资料，对我省丘陵山区风能资源的若干特征进行了较为详尽的对比分析，找出其中普遍的规律。结果表明：（1）我省山区风速季节变化为春季大，夏季和秋季较小；风速日变化为夜间大白天小，且变化幅度相对较大的测风塔主要分布在低山和中山区域；（2）有效风速频率在79%～92%，破坏性风速出现少；（3）风向频率较为集中，主要分布在偏南和偏北两个相反的方位；（4）风速随高度变化较复杂，10～30 m高度风速增加幅度较大，部分地区30～80 m高度存在等风层或风速随高度减小的情况；（5）有效风速段、大风及主导风向下的湍流强度均为中等。研究成果对湖北省，甚至是南方山区风能资源的合理开发利用将有所裨益     

利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估

开展长年代风能资源评估可为海上风电场的可行性研究和风险评估提供依据和支撑。创新性地引入了气候预测系统再分析(CFSR)数据,以江苏响水海上风电场为例开展了长年代风能资源评估,结果表明:CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔10 m高度风速的平均偏差为-0.2 m·s~(-1),均方根误差为1.9 m·s~(-1);CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔90 m高度风速的相关系数范围在0.359~0.619,相比气象站的相关系数提高了40%~90%;长年代订正得到海上气象塔90 m高度近30 a的风数据,多年平均风速为6.9 m·s~(-1),标准差为0.2 m·s~(-1)(2.9%);测算出海上风电场近30年的等效满负荷小时数,多年平均值为2 423 h,标准差为112 h(4.6%);评估出25 a一遇(海上风电场的寿命期)、10 a一遇、5 a一遇的最小年平均风速分别为6.6、6.7和6.8 m·s~(-1),最小年等效满负荷小时数分别为2 227、2 280和2 329 h。利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估在技术上是可行的。     

MM5与CALMET对北京地区风能资源的初步模拟

利用MM5与CALMET模拟了北京地区10、30、50和70 m高度的风速和风功率密度分布，结果表明：各高度层风速与风功率密度的地域分布具有一致性，模拟的风速最大区位于门头沟西北部，而昌平西部、房山北部及延庆西部的风速次之，风速最小区位于顺义和东部城区；风功率密度的模拟显示京西地区和西北部地区的风资源较为丰富，北京东部、东南部和东北部及市区周边的风资源相对较小，开发潜力低。利用3座测风塔和3个气象站风速观测数据对模拟结果进行了初步检验，表明MM5与CALMET基本能模拟出风速的月变化和日变化特征，模拟和观测具有较好相关性，但模式存在对黄草梁和北梁地区模拟结果偏高、对涧沟地区模拟结果偏低的系统性误差，这可能与模拟区域地形复杂及模式自身分辨率不够等有关。     

1958～2013年武汉市低空风速变化特征分析

采用武汉市1958~2013年逐日探空风资料,利用离差系数、气候倾向率、小波分析、Yamoto突变检验(信噪比指数)等方法,系统揭示该地低空(500、1 000、1 500、2 000 m)年、季、月平均风速的周期性与非周期性变化,通过指数曲线拟合揭示风速随高度变化特征。结果表明:(1)各层月平均风速均为双峰双谷型,7月、3~4月为峰,6月、9~10月为谷,7月达7.0~8.1m/s,谷值仅5.4~5.9m/s,即春夏季风速大,秋季小;(2)风速随高度上升呈线性或指数增加,地面至500m年、季平均风速增加约3.8~4.0m/s(地面仅约2.0m/s),a为0.241~0.294,从500m到2 000m年平均风速从5.9m/s升到6.9m/s,其中冬春季快,秋季慢,风廓线指数a为0.066~0.170;(3)各层年平均风速均呈减小趋势,1 500m、2 000m层达显著,每10a分别减小0.063m/s和0.074m/s,秋季减小显著,夏季减少不明显;(4)月平均风速离差系数为双峰双谷型(500 m为单峰型除外),主峰6~8月离差系数达0.15以上,1月为次峰,这些月风速年际变化大;(5)各层年平均风速周期均有12~30a(2 000m除外)、2~4a,500m层则为7~8a(仅1960’s),前者对应夏秋季,后者对应冬春季;(6)年、季平均风速均在1983~1986年突变上升和1991~1993年突变下降,且突变次数随高度减少,500m层最多,2 000m层除秋季外无突变。深刻认识这些特征可为本地区山区风电场规划、选址、设计、运营提供技术支撑。     

基于栖息地指标法的生态流量研究

以大渡河流域为例，根据指示鱼类对栖息地的环境要求，构建包含水深、水面宽、流速、湿周和过水面积5个参数的栖息地评价体系，选择大渡河上游具有代表性的河段，建立流量与各指标之间的关系式，确定指示鱼类不同阶段的最低流量适宜值，得到满足各栖息地指标要求的最小生态流量。计算得出，足木足河的非避冬期最小生态流量为183～785 m3/s，避冬期为66 m3/s；大金川的非避冬期最小生态流量为266～865 m3/s，避冬期为266 m3/s；梭磨河的全年最小生态流量为283 m3/s；绰斯甲河的非避冬期最小生态流量为319～382 m3/s，避冬期为319 m3/s。区域最小生态流量的确定，可为研究区鱼类的保护提供参考，进而为维系地区生态平衡，协调生态环境与社会发展提供保障     

WRF模式参数化方案对江西山地风电场的风模拟研究

在WRF模式中选取不同的陆面过程、边界层以及近地面层参数化方案，设计了6种不同的参数化方案组合，模拟江西省某高山风电场测风塔2016年1月和2017年1月逐时风速、风向，并与同期实测数据进行比较，选出MRF边界层参数、WSM3微物理过程参数和Noah陆面过程参数作为最优参数化组合方案。对最优参数化组合方案的模拟结果进行整一年的逐时模拟效果检验，结果表明：最优参数化组合方案对全年风速模拟效果较好，模拟结果风速日变化趋势及风速段（0~24时）分布与实测基本一致，模拟的风速峰值及概率偏大，主要是由于模式的精度不足以准确描述山地风场复杂下垫面造成的。模式最优参数化方案对风向模拟与实测主导风向分布一致且风向频率相似     

长江上游和中下游地区空中水汽资源气候特征对比分析

利用ERA 40再分析资料通过多种统计诊断方法对比分析了长江流域上、中下游空中水汽资源的气候变化特征。研究表明：1958～2001年以来长江流域上游以及中下游地区年平均大气可降水量均呈显著减少趋势，减少率分别为025和026 kg/(m2·10 a)；年平均状态下，长江流域上中下游地区均为水汽汇，上游地区年平均收入水汽226×105 kg/s，中下游地区收入124×105 kg/s；1958～2001年长江上游地区的年平均总水汽收入呈显著减少趋势，每10 a减少98×105 kg/s；中下游地区则呈显著增加趋势，每10 a增加115×105 kg/s。夏季水汽收入变化是影响长江流域水汽收支的重要因素，44 a来，长江上游地区水汽总收入减少和该区域夏季南边界上输入的水汽减少密切相关；而中下游地区水汽总收入的增加则主要是由夏季北边界上输出的水汽显著减少所导致；1958～2001年长江流域上、中下游地区水汽收支的变化和该时期夏季风北扩强度的变化有密切关系，其携带的南来水汽扩展变化则是最直接的影响因子。     

由卫星OLR及地表反照率资料分析三峡库区气候与生态变化

利用1990～2011年NOAA卫星中国区域OLR资料、以及2000～2011年MODIS全球5 km分辨率地表反照率产品，对库区、西南地区、长江中下游地区的OLR进行了统计分析，统计对比了2003年蓄水前后库区地表反照率的变化特征。研究表明：2003～2011年（蓄水后）与2000～2002年（蓄水前）库区四季地表反照率变化量为：春季+0089%、夏季+008%、秋季-003%、冬季+044%（冬季较大的主要原因为库区西部多为云覆盖，反照率资料受云影响而不准确），地表反照率变化微小，表明了库区土地类型、土壤湿度、植被生长等生态环境蓄水前后变化不大；而从OLR年代际变化来看，2003年以来库区年平均OLR较1990～2002年增加了38 W/m2，呈上升趋势，这一趋势与西南、长江中下游地区OLR年际变化趋势一致，是全球变暖大背景下这些地区的降水日数减少所导致的OLR增加     

合肥老城区绿地土壤pH和氮磷的空间变异特征

基于地统计学和GIS方法研究了合肥主城区一环内绿地表层土壤（0～10 cm）的pH值和全氮、速效磷、全磷3种养分要素的空间变异特征，并应用半变异函数分析了pH和各养分要素的空间异质性程度。结果表明：土壤pH变化范围和变异系数分别为67~88和50%，全氮分别为292~3 789 mg/kg和475%，全磷为147～2 470 mg/kg和687%，速效磷为56～1064 mg/kg和657%；全磷含量的变异系数最大，其空间异质性主要由结构性因素引起，pH、全氮和速效磷的空间变异则由随机性因素和结构性因素共同作用引起。土壤全氮与pH之间存在显著负相关，而土壤全磷与速效磷存在显著正相关。pH和速效磷的最佳拟合模型为球状模型，全氮和全磷的最佳拟合模型为指数模型；通过Kriging插值得到合肥市一环内土壤pH和各养分的空间分布特征     

长三角PM2.5和O3变化特征及与气象要素的关系

依据2017年长三角地区的空气质量小时数据,结合同期ECMWF气象资料,采用GIS空间分析、相关性分析和数理统计研究了区域O3、PM2.5的时空变化特征及其与气象因素的关系.结果 表明:(1)长三角城市群O3浓度在5和9月值最高,O3_8 h日变化特征呈拉伸型S曲线,在19:00、20:00达到浓度峰值,峰值浓度最大的地区是滁州,为111 μg/m3;O3空间分布由北到南逐渐降低,并且春季(136.57 μg/m3)＞夏季(117.35μg/m3)＞秋季(83.23 μg/m3)＞冬季(77.06 μg/m3);O3与其前体物CO、NO2相关性较强;当15＜T≤20℃,100＜PRS≤100.5 kpa时,O3浓度超标最严重.(2)PM2.5浓度月均值呈不规则U型分布,低谷期在7、8月;上海浙江区域日均浓度第一个峰值在9:00～10:00,安徽江苏区域是11:00～12:00,第二个峰值均在21:00;PM2.5空间分布内陆城市高于沿海城市,冬季(62.21 μg/m3)＞春季(44.70μg/m3)≈秋季(44.14 μg/m3)＞夏季(31.33μg/m3);与NO2、SO2相比,PM2.5和CO相关性更强;O3与温度、相对湿度是正相关,与风速、风向、气压、边界层高度、降水量则是负相关,PM2.5与风向、气压是正相关,与其他因素是负相关;当温度低于5℃,100＜PRS≤100.5 kpa时,长三角城市群PM2.5超标率最高.     

上海近海海域低层风特性分析

基于南汇和奉贤两个海上测风塔观测资料,采用数值统计分析方法,研究了上海近海海域低层风特征,包括风切变指数特征、风的阵性特征和湍流强度特征。结果表明,上海近海10~70 m高度风切变指数在0.09左右,阵风系数在1.20左右,均小于《建筑结构荷载规范》的推荐值。随着风速的增大,风切变指数和阵风系数均呈减小的变化。当风力等级在4级及以上时,切变指数可靠性较好,阵风系数变化较小,湍流强度基本相等。上海近海阵风系数和湍流强度均随着高度的增加而减小,在40 m以上时都趋于稳定。研究结果可为上海近海风资源评价、重大工程规划设计和施工建设以及区域防灾减灾实践提供科学依据和参考。     

湖北侧长江三峡河谷地形对风速的影响

选取地处长江三峡河谷(湖北侧)的香溪长江公路大桥桥位区(郭家坝站)附近沿江3个气象站、6个自动站多年的风速、风向资料进行对比分析,讨论了峡谷对河谷内不同区域风速的不同影响。结果表明:在水平方向上,烟墩堡、郭家坝、庙堡等临江3站平均风速偏大、最大风速及极大风速出现大值频次偏高,狭管效应明显,其余非临江站则受局地地形遮蔽影响平均风速偏小、最大风速及极大风速出现大值频率偏低;在垂直方向上,150 m以下风速几乎没有明显的高度变化,实测风廓线指数几乎为0;桥位处阵风性强,阵风系数为1.56。     

Exploitation of renewable energy resources for environment‐friendly sustainable development in Saudi Arabia

The recent increase in energy costs, driven by a surge in oil prices, has increased world‐wide efforts on the exploitation of renewable/wind energy resources for environment‐friendly sustainable development and to mitigate future energy challenges. Moreover, experience in the wind energy industry has reached high levels in the field of manufacturing and application. This inevitably increases the merits of wind energy exploitation. In order to exploit wind resources, through the establishment of wind power plants, specific attention must be focused on the characteristics of wind and wind machines. The literature indicates that wind‐energy resources are relatively better along coastlines. In the present study, long‐term hourly mean wind speed data for the period 1986–2003, recorded at Dhahran (Eastern Coastal region, Saudi Arabia), has been analysed to examine the wind characteristics including (but not limited to): yearly/monthly/diurnal variations of wind speed, frequency distribution of wind speed, impact of hub‐height/machine‐size on energy production, etc. Data have been checked/validated for completeness. Data analysis indicated that long‐term monthly average wind speeds ranged from 3.8 to 5.8 m/s.

Concurrently, the study determined monthly average daily energy generation from different sizes of commercial wind machines (150, 250, 600 kW, etc.) to assess the impact of wind machine size on energy yield. The study also estimated annual energy production (MWh/year) from wind farms of different capacities (3, 6, 12, 24 MW, etc.) by utilising different commercial wind energy conversion systems (WECS). It was observed that, for a given 6 MW wind farm size, a cluster of 150 kW wind machines (at 50 m hub‐height) yielded about 32% more energy when compared to a cluster of 600 kW wind machines. The study also estimated the cost of wind‐based electricity (COE, US$/kWh) by using different capacities of commercial WECS. It was found that the COE per kWh is 0.045 US$/kWh for 150 kW wind machine (at 50 m hub‐height) whereas COE was 0.039 US$/kWh for 600 kW wind machine (at 50 m hub‐height). The study also dealt with wind turbine characteristics (such as capacity factor and availability factor). These characteristics are important indicators of wind turbine performance evaluation.     

高原夏季西风异常年500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国降水的关系

利用NCEP/NCAR日平均再分析资料及中国596个测站日降水资料，采用带通滤波、小波功率谱、合成分析、相关分析等方法对青藏高原夏季西风异常年500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国降水和大气环流的关系进行了分析，结果表明：青藏高原夏季500 hPa纬向风季节内振荡以40～60 d周期为主；该季节内振荡在高原西风异常年份表现出异常的传播特征；且高原西风增强年份，我国30°N~40°N范围内的低频降水与高原低频纬向风几乎为同位相，30°N以南地区的低频降水与高原低频纬向风几乎为反位相，东北地区的低频降水落后于高原低频纬向风约1/4位相；高原西风减弱年份，江淮以北的我国北方大部分地区低频降水与高原低频纬向风几乎同位相，江淮地区的低频降水落后于高原低频纬向风约1/4位相。低频降水与低频环流有较好的配置关系     

Levellised electricity cost for wind and PV–diesel hybrid system in Oman at selected sites

Solar and wind energy data available for Oman indicate that these two resources are likely to play an important role in the future energy generation in this country. In this paper, a model is designed to assess wind and solar power cost per kWh of energy produced using different sizes of wind machines and photovoltaic (PV) panels at two sites in Oman, which then can be generalised for other locations in Oman. Hourly values of wind speed and solar radiation recorded for several years are used for these locations. The wind profiles from Thumrait and Masirah island are modelled using the Weibull distribution. The cost of wind-based energy is calculated for both locations using different sizes of turbines. Furthermore, this paper presents a study carried out to investigate the economics of using PV only and PV with battery as an energy fuel saver in two villages. The results show that the PV energy utilisation is an attractive option with an energy cost of the selected PV ranges between 0.128 and 0.144 $/kWh at 7.55% discount rate compared to an operating cost of 0.128–0.558 $\kWh for diesel generation, considering the capital cost of diesel units as sunk.     

Gatekeeping and Communities in Energy Transition: A Study of the Block Island Wind Farm

ABSTRACT

The Block Island Wind Farm (BIWF) is the first offshore wind farm in the United States. Using gatekeeping theory as a framework, this research analyzes local and regional/national newspaper coverage of the BIWF paying particular attention to the use of sources. The data suggest that the differences between newspaper source usage from 1 January 2008 to 1 July 2017 is minimal. However, business sources appeared more than any other group, including government sources, which is a new finding. The prevalence of business sources leads to important questions about the role of businesses in shaping narratives about community transitions to renewable energy systems.