基于数值模拟的雅砻江流域风能资源初步评估
发布时间：2021-12-31 22:15
针对传统评估手段在大范围风能资源评估中的不足,基于数值天气模式,从2000至2016年再分析资料中获得了雅砻江流域近17年的高分辨率风速模拟资料,并对雅砻江全流域风能资源进行了初步评估。评估内容主要包括平均风速空间分布、风功率密度空间分布、风速年内分布以及年风能可利用小时空间分布等。初步掌握了雅砻江流域风能资源的时空特征,分析结果表明:流域内存在一定比例的风能资源富集区,如宁蒗河与敢鱼河之间、甘孜所在经度线两侧、安宁河谷等成片区域。该研究为进一步的风能资源详查与实地观测提供了依据。
【文章来源】：清华大学学报(自然科学版). 2018,58(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图３７０＃测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比
杨明祥，等：基于数值模拟的雅砻江流域风能资源初步评估１０３图２７２＃测风塔小时平均风速与模拟数据对比年１月２４日１７：００至２００８年１２月３１日２３：００的小时平均风速，７２＃测风塔观测数据为２０１２年１月１日００：００至２０１２年１２月３１日２３：００的小时平均风速。由图１和２可知，ＷＲＦ模式输出数据能够较好地模拟测风塔７０ｍ高度处风速大小变化情况。根据统计分析，７０＃测风塔７０ｍ高度处实测年平均风速为６．２５ｍ／ｓ，模拟值为５．８１ｍ／ｓ，而７２＃测风塔７０ｍ高度处实测年平均风速为５．９２ｍ／ｓ，模拟值为５．６４ｍ／ｓ，可见ＷＲＦ模式对平均风速的模拟效果较为理想。同时，由实测和模拟数据对比可知，德昌地区的实况风速比模拟风速的变化更为剧烈，这主要是由大气自身不稳定特性造成的，是导致风电输出不稳定的直接因素。为评价ＷＲＦ模式对不同量级风速的模拟效果，以１ｍ／ｓ为步长绘制了测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比图（横轴０代表０～０．９９ｍ／ｓ，其他刻度类推），如图３与４所示。由图３可知，ＷＲＦ模式对７０＃测风塔７０ｍ高度处风速频率的分布整体模拟效果较好，但对７ｍ／ｓ以上风速有低估趋势，对７ｍ／ｓ以下风速有高估趋势。图４与图３呈现了相同规律，即ＷＲＦ模式对高风速有低估趋势，而对低风速则有高估趋势。但是，７２＃测风塔所处的地形变化较７０＃测风塔要大，使其风速变化较７０＃更加复杂，其７０ｍ高度处风速频率分布在图３７０＃测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比图４７２＃测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比
１７年的ＷＲＦ模式滚动模拟。利用ＮＣＬ（ＮＣＡＲｃｏｍｍａｎｄｌａｎｇｕａｇｅ）等专业编程语言实现了海量风速数据（纬向风、经向风）的自动提取与合成。在此基础上，对雅砻江流域平均风速空间分布、风功率密度空间分布、风速年内分布、年风能可利用小时空间分布以及主导风向空间分布进行分析，实现对雅砻江流域风能资源的初步评估。３．１平均风速空间分布分析将７０ｍ高度处２０００年１月１日—２０１６年１２月３１日的小时平均风速模拟数据合成为平均风速，得到雅砻江流域多年平均风速空间分布图，如图５所示。根据模拟结果，雅砻江干支流沿线存在多处风速较大的区域，如达曲河源头段以西与雅砻江干流左岸形成的喇叭状区域平均风速在６ｍ／ｓ以上，个别地区平均风速达到８．５ｍ／ｓ以上。甘孜县所在经线东西约４０ｋｍ范围内，平均风速大多为７～９ｍ／ｓ。支流拉日马沟河沿线存在条带状高风速区。理塘河上中游沿岸风速较大，且上游风速大于中游风速。德差河与吉珠沟上游平均风速较大，中下游平均风速较校庆达河构成的三角形区域以及色物绒沟上游风速较大。雅砻江下游地区也存在一定比例风速较大的区域，如九龙河河谷地区以及九龙县以西至雅砻江干流左岸的广大地区，平均风速在７ｍ／ｓ左右。宁蒗河与敢鱼河之间的区域，平均风速在８ｍ／ｓ左右。德昌县至米易县的安宁河谷风速较大，平均风速在６ｍ／ｓ以上，该地区海拔较低，基础设施条件相对较优，是四川省重点开发的风电基地，目前风电总装机已经达到２０．２万ｋＷ。此外，西昌以西的安宁河谷、西昌东北部地区以及雅砻江最南端盐边县至攀枝花的干流以西等地区风速也较大。雅砻江流域存在较大面积的风能资源贫乏区域。例如，通把河与俄柯河以
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电场的风力资源分析以及场址选择[J]. 柳成,王天宇,曲永印,李泽卿. 太阳能学报. 2016(11)
[2]海上风能资源观测与评估研究进展[J]. 李正泉,宋丽莉,马浩,冯涛,王阔. 地球科学进展. 2016(08)
[3]雅砻江流域建设风光水互补千万千瓦级清洁能源示范基地的探讨[J]. 吴世勇,周永,王瑞,张恩铭. 四川水力发电. 2016(03)
[4]近海及海上风资源时空特性研究[J]. 封宇,何焱,朱启昊,郭辰,冯笑丹,黄必清. 清华大学学报(自然科学版). 2016(05)
[5]雅砻江流域WRF模式构建及应用[J]. 杨明祥,蒋云钟,王忠静,王浩. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(04)
[6]数值天气预报模式对雅砻江下游强降水预报能力检验研究（英文）[J]. Ming-xiang YANG,Yun-zhong JIANG,Xing LU,Hong-li ZHAO,Yun-tao YE,Yu TIAN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(01)
[7]应用WRF模型模拟分析风力发电场风速[J]. 张华,孙科,田玲,晏刚. 天津大学学报. 2012(12)
[8]中尺度WRF模式在西北西部地区低层风场模拟中的应用和检验[J]. 王澄海,胡菊,靳双龙,冯双磊,刘纯. 干旱气象. 2011(02)
[9]NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示[J]. 邓伟,陈海波,马振升,田宏伟,张永涛,申占营. 气象与环境科学. 2009(03)
[10]“神舟六号”飞船着陆时段主着陆场区风场的数值模拟[J]. 苑海燕,杜继稳,侯建忠,慕建利. 气象科学. 2008(01)
本文编号：3561084
【文章来源】：清华大学学报(自然科学版). 2018,58(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图３７０＃测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比
杨明祥，等：基于数值模拟的雅砻江流域风能资源初步评估１０３图２７２＃测风塔小时平均风速与模拟数据对比年１月２４日１７：００至２００８年１２月３１日２３：００的小时平均风速，７２＃测风塔观测数据为２０１２年１月１日００：００至２０１２年１２月３１日２３：００的小时平均风速。由图１和２可知，ＷＲＦ模式输出数据能够较好地模拟测风塔７０ｍ高度处风速大小变化情况。根据统计分析，７０＃测风塔７０ｍ高度处实测年平均风速为６．２５ｍ／ｓ，模拟值为５．８１ｍ／ｓ，而７２＃测风塔７０ｍ高度处实测年平均风速为５．９２ｍ／ｓ，模拟值为５．６４ｍ／ｓ，可见ＷＲＦ模式对平均风速的模拟效果较为理想。同时，由实测和模拟数据对比可知，德昌地区的实况风速比模拟风速的变化更为剧烈，这主要是由大气自身不稳定特性造成的，是导致风电输出不稳定的直接因素。为评价ＷＲＦ模式对不同量级风速的模拟效果，以１ｍ／ｓ为步长绘制了测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比图（横轴０代表０～０．９９ｍ／ｓ，其他刻度类推），如图３与４所示。由图３可知，ＷＲＦ模式对７０＃测风塔７０ｍ高度处风速频率的分布整体模拟效果较好，但对７ｍ／ｓ以上风速有低估趋势，对７ｍ／ｓ以下风速有高估趋势。图４与图３呈现了相同规律，即ＷＲＦ模式对高风速有低估趋势，而对低风速则有高估趋势。但是，７２＃测风塔所处的地形变化较７０＃测风塔要大，使其风速变化较７０＃更加复杂，其７０ｍ高度处风速频率分布在图３７０＃测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比图４７２＃测风塔小时平均风速频率分布与模拟数据对比
１７年的ＷＲＦ模式滚动模拟。利用ＮＣＬ（ＮＣＡＲｃｏｍｍａｎｄｌａｎｇｕａｇｅ）等专业编程语言实现了海量风速数据（纬向风、经向风）的自动提取与合成。在此基础上，对雅砻江流域平均风速空间分布、风功率密度空间分布、风速年内分布、年风能可利用小时空间分布以及主导风向空间分布进行分析，实现对雅砻江流域风能资源的初步评估。３．１平均风速空间分布分析将７０ｍ高度处２０００年１月１日—２０１６年１２月３１日的小时平均风速模拟数据合成为平均风速，得到雅砻江流域多年平均风速空间分布图，如图５所示。根据模拟结果，雅砻江干支流沿线存在多处风速较大的区域，如达曲河源头段以西与雅砻江干流左岸形成的喇叭状区域平均风速在６ｍ／ｓ以上，个别地区平均风速达到８．５ｍ／ｓ以上。甘孜县所在经线东西约４０ｋｍ范围内，平均风速大多为７～９ｍ／ｓ。支流拉日马沟河沿线存在条带状高风速区。理塘河上中游沿岸风速较大，且上游风速大于中游风速。德差河与吉珠沟上游平均风速较大，中下游平均风速较校庆达河构成的三角形区域以及色物绒沟上游风速较大。雅砻江下游地区也存在一定比例风速较大的区域，如九龙河河谷地区以及九龙县以西至雅砻江干流左岸的广大地区，平均风速在７ｍ／ｓ左右。宁蒗河与敢鱼河之间的区域，平均风速在８ｍ／ｓ左右。德昌县至米易县的安宁河谷风速较大，平均风速在６ｍ／ｓ以上，该地区海拔较低，基础设施条件相对较优，是四川省重点开发的风电基地，目前风电总装机已经达到２０．２万ｋＷ。此外，西昌以西的安宁河谷、西昌东北部地区以及雅砻江最南端盐边县至攀枝花的干流以西等地区风速也较大。雅砻江流域存在较大面积的风能资源贫乏区域。例如，通把河与俄柯河以
【参考文献】：
期刊论文
[1]风电场的风力资源分析以及场址选择[J]. 柳成,王天宇,曲永印,李泽卿. 太阳能学报. 2016(11)
[2]海上风能资源观测与评估研究进展[J]. 李正泉,宋丽莉,马浩,冯涛,王阔. 地球科学进展. 2016(08)
[3]雅砻江流域建设风光水互补千万千瓦级清洁能源示范基地的探讨[J]. 吴世勇,周永,王瑞,张恩铭. 四川水力发电. 2016(03)
[4]近海及海上风资源时空特性研究[J]. 封宇,何焱,朱启昊,郭辰,冯笑丹,黄必清. 清华大学学报(自然科学版). 2016(05)
[5]雅砻江流域WRF模式构建及应用[J]. 杨明祥,蒋云钟,王忠静,王浩. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(04)
[6]数值天气预报模式对雅砻江下游强降水预报能力检验研究（英文）[J]. Ming-xiang YANG,Yun-zhong JIANG,Xing LU,Hong-li ZHAO,Yun-tao YE,Yu TIAN. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2015(01)
[7]应用WRF模型模拟分析风力发电场风速[J]. 张华,孙科,田玲,晏刚. 天津大学学报. 2012(12)
[8]中尺度WRF模式在西北西部地区低层风场模拟中的应用和检验[J]. 王澄海,胡菊,靳双龙,冯双磊,刘纯. 干旱气象. 2011(02)
[9]NCEP FNL全球分析资料的解码及其图形显示[J]. 邓伟,陈海波,马振升,田宏伟,张永涛,申占营. 气象与环境科学. 2009(03)
[10]“神舟六号”飞船着陆时段主着陆场区风场的数值模拟[J]. 苑海燕,杜继稳,侯建忠,慕建利. 气象科学. 2008(01)
本文编号：3561084
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3561084.html
