酒泉风电基地高分辨率风能资源的数值模拟

利用酒泉地区气象观测资料和NCAR/NCEP再分析资料, 结合中尺度WRF模式, 研究了酒泉千万千瓦级风电基地（39.5°～41.5°N, 94.5°~97.5°E）的高分辨率（3 km×3 km）风能资源。结果表明： 在模拟区域内主要有3个风速和风功率密度大值中心; 该区域大部分地区冬季风速和风能密度最大, 夏季较小\.经比较, 模拟的风能密度与实际观测结果较为一致。     

高分辨率数值模式在风能资源评估中的应用初探

针对现有气象测站分布数量有限, 尤其是沿江沿海地带测站稀少的现状, 对数值模式在风能资源评估中的应用进行了尝试。首先利用TAPM数值模式对上海地区的风场作了数值模拟计算; 然后利用同步的气象站观测资料对风速模拟结果进行统计释用订正处理, 提高了模式计算结果的准确性和可靠性; 最后得到了分辨率为3 km的上海全年平均风速和风功率密度分布信息。这些结果为上海地区风能资源分析评估及风电场规划选址工作提供了科学依据, 同时也说明将统计释用的数值模拟结果应用到风能资源评估工作中是可行的。     

山东沿海风能资源分布特征及评估

利用山东省沿海测风塔70 m高度完整1 a的观测资料计算分析风能资源参数特征.结果表明：山东沿海地区平均风速与有效风功率密度分布特征相似,烟台沿海区域平均风速及有效风功率密度最大分别达到6.7 m/s、463.5 W/m²,沿海北部地区风能资源最为丰富,日照地区最少;受海陆风作用,春季风能资源最好,其次是冬季,夏季最差,风速最大值基本出现在14-16时;年有效风能时数及百分率分别为7 440 h、85%;风能密度分布基本以偏北或偏南方位较大.沿海区域风能资源分布特征与长年代评估结果及数值模拟结果基本一致.     

四川省会理县风能资源分析研究

本研究利用四川省会理县测风塔短期2012年2月1日~2013年1月31日期间的70m高度实测逐时数据,经会理和会东气象观测站1981年1月~2010年12月共计30年的风速逐时数据采用长年代法订正推算后,对会理县该研究区域风能资源参数进行计算。结果表明:该区域风能资源应用于并网风力发电分别为“很好”和“好”的等级,具有较好开发潜力;风能和风向较为集中,有利于风机布设;测风塔地处高海拔地形较为平坦的山脊地带,不占用耕地,临近公路,气候较为温和,利于风电场修建。      

新安县风能资源估算与分布研究

利用新安县老城气象站1971-2005年和城关镇、北冶乡、云蒙山、坡池岭2007或2008年的测风资料,对新安县风能资源进行分析.结果表明:新安县大部分区域年平均启动风机时间＞4500 h,有效风能密度＞170 W/m2.在这些有效风能区域里,可安装1.5 MW的风力发电机组120台,装机容量180 MW,年发电量3.5亿kW·h,年上网电量2.7亿kW·h,投资回收期大约12 a.     

洪泽湖区风能资源的数值模拟与应用

利用WRF模式对洪泽湖地区风能资源状况进行数值模拟, 模拟结果风速季节变化的规律是春季最大, 夏季最小;沿湖风速大于陆地, 湖岸带附近风速梯度变化十分明显。风速垂直变化的规律是洪泽湖地区风速随着高度增加而有所增大, 当增加到一定高度时, 风速增幅减弱。并将模拟结果与实测数据进行对比分析, 证明模拟结果是可信的。模拟值在一定程度上可以表现出洪泽湖风能资源的特性, 模拟风速的日变化趋势与实测风速日变化趋势一致, 较好地体现了该时段内风速变化规律, 为洪泽湖地区风能资源开发利用提供科学依据。     

富川地区风能资源分析

利用富川县虎头测风塔的实测资料,计算分析了富川地区的风能资源参数。结果表明,该地区的风能资源丰富,年平均风速、风功率密度和有效风速小时数都随高度的增高而增大;秋冬季是该地区风能资源利用的最佳时期,夏季次之,春季最差;而白天特别是中午一般是每天资源量最好的时段;该地区的主导风向集中,且最多风向与次多风向完全相反,各风向上的风能分布规律与风向频率分布一致,并且比风向频率分布更集中在主导风向上。     

洪泽湖区风能资源的数值模拟与应用

利用WRF模式对洪泽湖地区风能资源状况进行数值模拟,模拟结果风速季节变化的规律是春季最大,夏季最小;沿湖风速大于陆地,湖岸带附近风速梯度变化十分明显.风速垂直变化的规律是洪泽湖地区风速随着高度增加而有所增大,当增加到一定高度时,风速增幅减弱.并将模拟结果与实测数据进行对比分析,证明模拟结果是可信的.模拟值在一定程度上可...     

海南省及其近海风能资源的高分辨率数值模拟

利用加拿大环境部气象局开发的WEST(Wind Energy Simulation Toolkit)对海南省及其近海的风能资源分布进行数值模拟,得到高分辨率(1 km)的风能资源分布状况,并通过将数值模拟结果与海南省沿海8个测风塔和18个现有台站测风资料的对比,表明模拟结果能较好地反映海南省及其近海的风能资源分布状况,70 m高度上的年平均风速相对误差≤9%.另外,分别提取离8部测风塔最近的WEST网格点上的模拟值,利用丹麦的WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program)估算8部测风塔所在位置的年平均风速,再分别与测风塔的实测结果进行比较,得到70 m高度上的相对误差同样≤9%.因此,采用WEST模拟的海南省及其近海的高分辨率风能资源分布,可为海南省风能资源的精细化评估和风电场的微观选址提供科学依据.     

大连地区风能资源评估及分布

利用大连地区1971～2000年基本气象站和2006～2009年自动气象站风速观测资料,估算了风能的主要特征指标:风速、有效小时数、平均风功率密度、有效风功率密度。根据风能特征指标分析了大连地区风能资源状况和分布特征。结果表明:大连地区风能资源丰富,大部分地区年有效风功率密度在80W/m2以上,其中旅顺最大,为191.7W/m2,长海、大连、瓦房店都在150W/m2以上,金州为104.2W/m2,庄河、普兰店不足100W/m2。大连地区的风速有效时数大部分在4500h/a以上,其中大连、长海在6500h/a以上,旅顺、瓦房店、金州在4800～5500h/a之间。大连地区风能主要呈现沿海(海岛)大于内陆区域、南部地区大于北部地区、西海岸大于东海岸的空间分布。     

复杂下垫面风电场风速数值模拟及误差特征

利用WRF模式分别对沿海及山地条件下风电场风速进行高分辨数值模拟,并对其误差特征进行分析,结果表明:1)WRF模式对复杂地形条件下的风速模拟性能良好,模拟值较好地体现天气尺度的周期变化;2)沿海及山地条件下模拟与观测的误差特征各不相同。模式静态数据未能显现沿海的小岛,并且低估了山地测风塔所在的海拔,导致沿海平均模拟风速偏大,山地平均模拟风速偏小;3)分析不同风向的归一化均方根误差,沿海陆风情况下,下垫面相对复杂,误差明显增大;沿海海风情况下,下垫面均一,误差明显减小;4)仅作单个风电场周边数百平方千米的模拟,采用一台12核的服务器进行WRF模式的并行计算可满足48 h短期预测的时效性。仅仅提高模拟的网格分辨率,并不一定能提升模拟的准确性。     

中国1960-2016年风能资源的时空分布特征

基于462个气象观测站1960–2016年共57年的近地面风速日资料,利用克里格空间内插,最小二乘法,相关系数检验和经验正交函数分解(EOF)等方法分析了年均和各个季节中国区域风速及有效风能密度的时空变化特征。研究结果表明:在中国北部和部分沿海地区年平均风速在3 m s-1以上,有效风能密度在75 W m-2以上,而在中国南部地区平均风速和有效风能密度均较小。近五十多年以来,中国区域年均和季节平均风速呈明显下降趋势,北部地区春季递减率最大,沿海地区冬季递减率最大。广东部分地区年平均风速有增大的趋势,西南,华南和华中西部地区年平均风速变化不大。平均风速大的区域,递减率也大。年平均风速和年有效风能密度的主要空间分布模态表现出高度的一致性,均呈现逐年减小趋势。中国风速及风能资源的减小趋势,主要与全球变暖及土地利用变化有关。     

2006—2015年山东短时强降水时空分布特征

利用山东2006—2015年5—9月123个国家级气象观测站10 a逐小时降水量资料,统计分析了山东短时强降水的时空分布特征,结果表明：1）站次时空分布不均。鲁南易出现短时强降水,2013年最多,达到了564站次,7月最多,平均207站次,多出现在傍晚前后和凌晨。2）极值时空分布差异较大。10 a单站极值大值区分布在鲁西北、鲁南和半岛东部,2009年最多,为17站,且多夜间发生;10 a中年度极值均出现在13:00—次日02:00,8月最多,为7次。3）5、6、9月局地和小范围短时强降水天气过程所占比例较大,7—8月大范围短时强降水过程明显增加。     

海南岛沿海近地面风时空分布特征的观测分析

利用2012年海南岛沿海6个常规气象站、2个海岛站的逐时风向、风速资料,分别对全年以及不同季节内近地面风速大小、风速日变化以及风向频率分布等进行了统计分析.结果表明:2012年全年海南岛沿海近地面风速约在1.8~5.7 m/s之间,其中三亚站风速最大,冬季高达6.5 m/s,大部分站点夏季风速最弱,最大风速出现在春、冬季;海南岛南部沿海风速大于北部,东部大于西部;各站24 h风速基本呈现白天大、夜晚小的典型特征,由于所处地形、植被独特,三亚部分季节风速呈现相反的日变化特征;全年各站基本存在两个盛行风向,大部分站点近地面风向与南海季风的风向变化较为一致,夏季以南风、西南风为主,冬季以北风、东北风为主;各季沿海近地面风向南北部差异较大,东西部差异较小,随着季节转变,南部沿海盛行风转向最明显,东西部次之,北部则不明显.     

江西山地风电场风速数值模拟方法研究

利用中尺度气象数值模式WRF和动力降尺度模式CALMET,对江西山地风电场不同高度层风速进行4个月逐时数值模拟,结合测风塔实测资料,对两种模式的模拟结果进行准确性、误差特征等方面研究,结果表明:1) WRF模式和CALMET模式均能较好地模拟出风速的日变化特征,在大风速时间段两个模式模拟误差变大,可能是由于出现台风、降雨伴随大风等天气时,WRF模式边界层方案对大风速时拖曳作用不充分造成,今后可考虑通过天气过程模拟的敏感性研究及历史数据对模拟结果进行订正。2)从各月模拟结果来看,WRF模式与CALMET模式各月模拟值与实测值间相关系数均大于0. 65,两个模式对70 m高度层模拟结果均优于对10 m高度层的模拟结果,并且CALMET模式均方根误差低于WRF模式的。3) CALMET模式在各风速段模拟效果均优于WRF模式的。两个模式在0~3 m·s-1低风速的模拟效果最优,在大风速段( 8 m·s~(-1))模拟结果平均绝对误差最大,今后应对大风模拟结果的订正开展进一步研究。     

省级风能资源信息管理及辅助决策平台研制

风能资源的开发在湖北省已呈迅猛发展之势,但全省缺乏统一的风能资源开发的信息管理平台,不利于省级能源主管部门的科学决策和审批,亟需建立一套基于GIS技术的全省风能资源信息管理平台.在此背景下,以湖北省境内的测风数据、风能资源评估报告、风电场发电量数据、地理基础数据、高分辨率的高程数据和遥感影像数据等为基础,结合气象站数据、风能资源数值模拟数据,实现对全省风电项目建设进度的跟踪管理、测风数据的管理、风能资源分布的查询、实时数据的监控,再综合应用这些数据,通过MapGIS强大的空间分析功能,充分挖掘有价值的信息,实现了风电场的选址及辅助决策功能.     

基于概率密度匹配方法的WRF模式阵风风速误差订正

为提高数值模式对阵风风速预报能力,采用概率密度匹配方法 (Probability Density Function Matching Method,简称PDF方法)对WRF模式地面极大风速预报数据开展误差订正。结果表明:①基于PDF方法订正后的阵风预报效果明显优于WRF预报结果,当实况极大风力≤5级时,两种预报结果均与实况较为一致;当实况极大风力≥6级时,WRF预报相比实况明显偏小,而PDF方法订正结果则与实况较为接近;②对比不同地形条件下两种预报结果发现,在实况风力整体偏弱的平原地区,WRF预报和PDF订正结果对极大风的预报效果均较好;在风力偏强的山区和沿江河谷地区,PDF订正结果的预报效果相比WRF预报则有明显提升;③对2017年安徽省81个国家站逐日极大风速的预报效果检验发现:预报误差和过去五年整体拟合误差基本相当,说明基于2012—2016年历史数据建立的概率密度分布函数可以代表安徽各站多年的实况和WRF预报极大风速的联合分布特征,利用PDF方法进行逐日极大风速预报具有一定的可靠性。     

黑龙江省冰雹的气候及空间分布特征．

利用黑龙江省80个气象台站38a的降雹资料,应用统计方法对黑龙江省的降雹规律进行分析．得到了黑龙江省冰雹的时间和空间分布特征。空间上,黑龙江省冰雹天气分布中北部多,东南、西南部少;时间上,降雹存在明显的日变化,基本都集中于10-20时;冰雹天气年际变化明显,70年代至今,年代平均降雹呈现减少趋势。     

近地面风场变化对太湖蓝藻暴发影响的数值研究

蓝藻水华是在特定的气象和水文条件下,已成为优势种群的蓝藻群体在水体中发生水平、垂直位置的改变而形成.选取2007年6月24日和9月8日发生的2次蓝藻暴发个例,利用WRFV2模式进行较高分辨率数值模拟,研究了在蓝藻成为优势群体之后的上浮积聚阶段近地面风向风速对蓝藻水华面积变化和活动范围的影响.通过数值模拟结果与EOS/MODIS卫星遥感监测到的蓝藻信息的对比分析发现,蓝藻的活动对湖区近地面风场变化的反应相当迅速,蓝藻大面积暴发过程往往对应着有利的风向风速变化:如风速小、系统性东北风、辐散环流等.研究表明通过对太湖地区各气象要素的高分辨率数值模拟,可以预测蓝藻的暴发和演变情况,为太湖蓝藻暴发的预测预警提供气象依据.