波浪能資源是一種重要的海洋可再生能源,開發(fā)利用波浪能資源可以有效的緩解常規(guī)能源短缺問題帶來的能源問題以及環(huán)境污染問題。對波浪能資源進行科學評估是進行海洋能資源利用的前提條件,本文利用歐洲中期天氣預報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasting,ECMWF）第五代再分析數(shù)據(jù)集（ECMWFReanalysisv5ERA5）,采用新的波浪能評估公式,對黃渤海海域1980—2018年間波浪能資源展開評估,主要計算指標包括波浪能可開發(fā)量頻率、富集量頻率、變異系數(shù)以及可利用波高占比等,結(jié)果顯示:黃渤海區(qū)波浪能資源具有明顯的季節(jié)性,秋冬季節(jié)較高,春夏季節(jié)較低,冬季是波浪能資源開發(fā)的最佳季節(jié);波浪能富集區(qū)域主要集中在渤海海峽外側(cè)、成山頭東部以及長江口外海區(qū)域。在此基礎(chǔ)上確定了波浪能資源的重點開發(fā)利用區(qū),為后續(xù)的波浪能開發(fā)提供參考。 

【文章來源】：海洋與湖沼. 2020,51(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

隨著kh的變化Fig.1Thechangeofλrespecttothechangeofkh

6期喬守文等:基于ERA5的黃渤海附近海域波浪能資源時空特征分析1355圖8四季波能流密度的變異系數(shù)Fig.8Seasonalwavepowerdensityvariabilityindexdistribution圖9年均波能流密度的變異系數(shù)分布Fig.9Distributionofvariabilityindextothemeanwavepowerdensity造成發(fā)電裝置的損壞,例如臺風浪,因此本文選擇有效波高介于1—4m之間的波浪開展研究(圖10)。春季,渤�？捎貌ɡ顺霈F(xiàn)頻率最大值集中在渤海中部,不超過20%。黃海分布呈現(xiàn)東南-西北走向,大部分區(qū)域可用波浪出現(xiàn)頻率超過20%,最大不超過45%。夏季,渤海可用波浪頻率較低,整體海域不超過10%;黃海大部分海域集中在20%以上,最大值在40%左右。秋季,可用波浪分布頻率有所提高,渤海還最大值分布在中部,超過30%;黃海大部分海域超過30%,最大值可超過50%。冬季,可用波浪分布概率最大,渤海大部分海域超過30%;黃海大部分海域超過50%,最大處可達60%以上。黃海東南部海域四季都有開發(fā)價值,渤海冬季具有開發(fā)價值。3.7重點開發(fā)利用區(qū)根據(jù)劉首華等(2015)的定義,波能流密度介于0—1kW/m屬于波浪能貧乏區(qū),1—1.5kW/m屬于可利用區(qū),1.5kW/m以上屬于波浪能豐富區(qū)。結(jié)合上述分析,本研究將成山頭以東、渤海海峽外側(cè)以及長江口外海海域作為重點開發(fā)利用區(qū)(圖11黑框處),與圖10可用波浪四季分布(單位:%)Fig.10Usablewavedistribution(unit:%)

6期喬守文等:基于ERA5的黃渤海附近海域波浪能資源時空特征分析1353夏期間年均波能流密度較�？偟膩砜�,渤海四季變化明顯,整體仍低于黃海,春夏兩季波能流密度不足2kW/m,秋冬最大值可超過4kW/m。黃海區(qū)域特征四季變化不大,數(shù)值變化特征與渤海類似。在春季,波能流密度的大值主要集中在:黃海南部附近海域(4—5kW/m);夏季波能流密度大值區(qū)域分布與春季類似,進入秋季,波能流密度的大值區(qū)與春夏兩季分布相同,約6—8kW/m;長江口附近波能流密度相對較大,在10kW/m。對黃渤海而言,遠海的波能流密度大于近岸,黃海東南部為波能流密度較大海區(qū),具有較大的開發(fā)潛力;渤海中部及渤海海峽附近海域秋冬季節(jié)波能流密度相較其他季節(jié)而言比較豐富,具有開發(fā)價值。在冬季,黃海地區(qū)波能流密度大部分區(qū)域較大,數(shù)值變化呈現(xiàn)出東-西走向。圖3四季波能流密度分布(單位:kW/m)Fig.3Thedistributionofseasonalwaveenergydensity(unit:kW/m)3.3新公式優(yōu)越性分析渤海是我國水深最淺的海域,平均水深只有18m,在本文中,將渤海作為公式驗證的區(qū)域。在渤海中,分別利用公式(6)和公式(8)計算39年波能流密度,將二者進行比值分析,結(jié)果見圖4。在水深較淺的區(qū)域,深水公式出現(xiàn)了明顯的高估;尤其在黃河入�？谔�,最大比值接近140%,在深水與淺水的過渡區(qū),比值在90%—100%之間;在深水中,深水公式與淺水公圖439年公式(6)與公式(8)比值(計算39a,單位:%)Fig.4Theratioofformula(6)toformula(8)for39years(unit:%)式比值基本為100%,說明在深水區(qū)域,二者計算得到的波能流密度基本相等。3.4能級頻?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]ERA5再分析數(shù)據(jù)適用性初步評估[J]. 孟憲貴,郭俊建,韓永清.  海洋氣象學報. 2018(01)
[2]基于ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)的近35年中國海域波浪能資源評估[J]. 石洪源,尤再進,羅續(xù)業(yè),胡聰,張鵬,宋雨澤.  海洋湖沼通報. 2017(06)
[3]山東省周邊海域波浪能資源評估[J]. 劉首華,楊忠良,岳心陽,牟林,陳滿春,王興,高佳,周凱.  海洋學報. 2015(07)
[4]基于ERA-Interim高分辨率數(shù)據(jù)的中國東海南海波浪能評估[J]. 萬勇,張杰,孟俊敏,王晶.  太陽能學報. 2015(05)
[5]基于近20年的SWAN模式海浪模擬結(jié)果的南海波浪能分布、變化研究[J]. 宗芳伊,吳克儉.  海洋湖沼通報. 2014(03)
[6]基于ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)的OE-W01區(qū)塊波浪能資源評估[J]. 萬勇,張杰,孟俊敏,王晶.  資源科學. 2014(06)
[7]1988—2010年中國海域波浪能資源模擬及優(yōu)勢區(qū)域劃分[J]. 鄭崇偉,蘇勤,劉鐵軍.  海洋學報(中文版). 2013(03)
[8]近22年南海波浪能資源模擬研究[J]. 鄭崇偉,林剛,孫巖,楊松.  熱帶海洋學報. 2012(06)
[9]基于WAVEWATCH-Ⅲ模式的近22年中國海波浪能資源評估[J]. 鄭崇偉,李訓強.  中國海洋大學學報(自然科學版). 2011(11)
[10]海洋波浪信息資源評估系統(tǒng)的波力發(fā)電應(yīng)用研究[J]. 任建莉,羅譽婭,陳俊杰,張雪梅,鐘英杰.  可再生能源. 2009(03)

碩士論文
[1]我國波浪能開發(fā)利用可行性研究[D]. 管軼.中國海洋大學 2011



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