本文關鍵詞：氣候變化對風力發(fā)電及風機選型的影響分析

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【摘要】：作為新能源發(fā)電技術中最成熟而又適合大規(guī)模開發(fā)的發(fā)電形式,風力發(fā)電以其零污染、零排放的發(fā)電方式,成為近十年來全球發(fā)展最為迅猛的新能源類型。因一次能源來自于風能,風力發(fā)電直接受氣候的影響,對長時間尺度下氣候模式的變化比較敏感。氣候變化可能明顯地改變風速的統(tǒng)計分布特性,影響風力發(fā)電機組的功率輸出。作為風電場建設的前期工程,風能資源評估和風機選型均是在氣候模式固定的前提下進行的,并沒有考慮長時間尺度上氣候模式的變化。因風能與風速的立方呈比例,長時間尺度上氣候模式變化導致的平均風速異動對低風速地區(qū)影響更為突出。當前,我國正大力開發(fā)中東部負荷側低風速風電場,從長時間尺度上分析氣候變化所致風速變化及其對風力發(fā)電和風機選型影響的演化規(guī)律,是亟待開展的工作。收集、整理了我國中、東部6個氣象觀測站點1973-2012年間的氣象數(shù)據(jù)。論文首先應用三種擬合優(yōu)度檢驗方法對各站點的Weibull分布和Rayleigh分布進行了檢驗,發(fā)現(xiàn)Weibull分布與實際數(shù)據(jù)的擬合差異最小;基于IEC提供的年發(fā)電量估算法,提出了發(fā)電量的簡便估算方法;最后應用線性回歸的趨勢分析法,從長時間尺度上考察分析了氣候變化對各調查站點風速、風功率密度等級以及典型機組容量系數(shù)的影響。實例仿真表明,內陸站點(衡山、泰山、黃山和廬山)受氣候變化影響較大,風速和典型機組的容量系數(shù)均有不同程度的下降趨勢,黃山和廬山的風功率密度等級退化明顯;沿海站點(九仙山、成山頭)各要素則無明顯長期變化趨勢,風功率密度等級也一直維持在較高水準。風機選型的目的是選擇性價比最佳機組,在高效利用風能的同時以最少投資產(chǎn)生最大效益,實現(xiàn)風電機組與風電場的最佳匹配。在現(xiàn)有機組選型研究的基礎上,提出了一種考慮機組發(fā)電能力與風電場初始投資本的綜合選型法�？紤]到固定模式下的風機選型結果具有不確定性,應用綜合選型法,從長時間尺度上考察分析了氣候變化對各站點風機選型的影響。仿真結果表明,風速無顯著變化趨勢的沿海站點,風機選型受氣候變化影響較小;風資源受氣候變化影響較大的內陸各站點,氣候變化對風機選型的影響同樣顯著,其中,候選機型對黃山站的風速變動最敏感。
【關鍵詞】：氣候變化 風能資源評估 風機選型 長期趨勢 綜合選型法
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選題背景與意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 能源消耗與風能資源開發(fā)現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 風（風資源）變化研究進展12-14
• 1.2.3 風力發(fā)電機組選型研究現(xiàn)狀及其評價14-16
• 1.3 論文研究的目的和主要內容16-18
• 第二章 風資源基本理論及相關概念18-30
• 2.1 風速模型18-20
• 2.1.1 風速分布模型18
• 2.1.2 Weibull函數(shù)的參數(shù)估計18-20
• 2.1.3 分布函數(shù)擬合優(yōu)度檢驗20
• 2.2 基于Weibull分布的風資源相關模型20-22
• 2.2.1 有效風速小時數(shù)及等效滿負荷小時數(shù)20-21
• 2.2.2 風功率密度及等級劃分21-22
• 2.3 風切變22-23
• 2.4 發(fā)電量的近似估算算法23-28
• 2.4.1 修正輸出功率曲線23-24
• 2.4.2 風機功率曲線輸出特性與數(shù)學模型24-25
• 2.4.3 風速頻率與理論發(fā)電量估算25-26
• 2.4.4 年上網(wǎng)電量估算26-28
• 2.5 本章小結28-30
• 第三章 氣候變化背景下的典型站點風資源變化規(guī)律及趨勢分析30-50
• 3.1 調查站點地貌特征與氣象資料說明30-32
• 3.2 分布模型的擬合優(yōu)度檢驗32-34
• 3.3 風速分布的年代際特征34-36
• 3.4 風能資源的長期變化趨勢36-49
• 3.4.1 風速的長期趨勢分析36-38
• 3.4.2 風速的季節(jié)性變化趨勢38-40
• 3.4.3 氣候變化對風功率密度等級劃分的影響40-42
• 3.4.4 氣候變化對機組功率輸出的影響42-44
• 3.4.5 強風天氣日與年最大風速變化分析44-46
• 3.4.6 各等級風速頻率的長期變化特征46-47
• 3.4.7 有效風速小時數(shù)的長期趨勢分析47-49
• 3.5 本章小結49-50
• 第四章 氣候變化對風電機組選型的影響分析50-58
• 4.1 候選機型的主要參數(shù)50
• 4.2 容量系數(shù)法50-52
• 4.3 綜合選型法52-55
• 4.3.1 初始成本的數(shù)學模型52-54
• 4.3.2 綜合選型指數(shù)54
• 4.3.3 實例計算與對比分析54-55
• 4.4 氣候變化對風機選型的影響55-57
• 4.5 本章小結57-58
• 第五章 結論與展望58-60
• 5.1 結論58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻60-65
• 致謝65-66
• 附錄 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及參與的科研項目66

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本文編號：909913