【摘要】： 風(fēng)能是一種清潔的、可再生的、儲(chǔ)量很大的能源,風(fēng)力發(fā)電是具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ某墒斓目稍偕茉醇夹g(shù)。風(fēng)力發(fā)電的前提是進(jìn)行風(fēng)資源最優(yōu)場址的選擇,其關(guān)鍵是要摸清風(fēng)能資源狀況及其分布和變化�？陀^、準(zhǔn)確的風(fēng)能資源評價(jià)是促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電規(guī)�；l(fā)展的重要保障。 目前,制約我國風(fēng)力發(fā)電大規(guī)�？沙掷m(xù)發(fā)展的重要因素之一就是沒有真正摸清風(fēng)機(jī)輪轂高度的潛在的、可開發(fā)的風(fēng)能資源分布,為制定風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。在國內(nèi)外現(xiàn)有的風(fēng)能資源評估的技術(shù)手段和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,將數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)能資源評估是一個(gè)行之有效的方法。從基礎(chǔ)理論上講,建立在對邊界層大氣動(dòng)力和熱力運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)物理描述基礎(chǔ)上的數(shù)值模擬方法要優(yōu)于僅僅依賴氣象站觀測數(shù)據(jù)的空間插值方法;從實(shí)際應(yīng)用上來看,數(shù)值模擬方法可以得到較高分辨率的風(fēng)能資源空間分布,可以更精確地確定可開發(fā)風(fēng)能資源的面積和風(fēng)機(jī)輪轂高度的可開發(fā)風(fēng)能儲(chǔ)量,更好地為風(fēng)電開發(fā)的中長期規(guī)劃和風(fēng)電場建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。 本文首先通過引進(jìn)的加拿大氣象局的動(dòng)力-統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的,基于中尺度氣象模式和大尺度氣候背景場分類方法的風(fēng)能資源評估數(shù)值模式系統(tǒng)WEST(WindEnergy Simulation Toolkit),在通過對長期氣候資料中一些重要要素的統(tǒng)計(jì)分型基礎(chǔ)上,建立大尺度氣候背景場,再利用高分辨率地形資料和土地利用資料,采用中尺度氣象模式模擬在大尺度氣候背景場條件下,由地形的驅(qū)動(dòng)作用而產(chǎn)生的區(qū)域風(fēng)能資源分布狀況。通過不同的氣候條件、不同地形和下墊面類型、不同分辨率的敏感性試驗(yàn),驗(yàn)證風(fēng)能資源數(shù)值模擬系統(tǒng)對于我國復(fù)雜多樣地形地貌條件下的模擬性能。并在此基礎(chǔ)上,完成中國陸地及近海區(qū)域水平分辨率5公里,低空垂直分辨率10米的高分辨率風(fēng)能資源圖譜的模擬和檢驗(yàn)。根據(jù)模擬結(jié)果完成了全國50米高度風(fēng)能資源數(shù)值區(qū)劃。同時(shí)選取風(fēng)能資源豐富的內(nèi)蒙古中部地區(qū)作為研究對象,利用高分辨率數(shù)值模擬結(jié)果,結(jié)合參考臺站觀測資料以及測風(fēng)塔資料,以地理信息系統(tǒng)(GIS)為平臺,對該地區(qū)的風(fēng)能資源進(jìn)行了綜合分析評價(jià)�？偨Y(jié)本文,我們?nèi)〉昧艘韵轮饕Y(jié)論: (1)通過引進(jìn)的加拿大氣象局的動(dòng)力-統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的、基于中尺度氣象模式和大尺度氣候背景場分類方法的風(fēng)能資源評估數(shù)值模式系統(tǒng)WEST(WindEnergy Simulation Toolkit)。分析比較了風(fēng)能資源數(shù)值模擬系統(tǒng)通過對長期氣候資料中一些重要要素的統(tǒng)計(jì)分型,在建立大尺度氣候背景場基礎(chǔ)上,如何利用高分辨率地形資料和土地利用資料,采用中尺度氣象模式模擬在大尺度氣候背景場條件下由地形的驅(qū)動(dòng)作用而產(chǎn)生的區(qū)域風(fēng)能資源分布狀況的基本原理和方法。 (2)本文分別在沿海地形地區(qū)、平原平坦地形地區(qū)、山地丘陵地形地區(qū)、高原地形地區(qū)、特殊地形地區(qū)等不同地形和下墊面類型、氣候條件下,進(jìn)行了不同分辨率的敏感性試驗(yàn),并通過與各種觀測資料的對比分析,證明了風(fēng)能資源數(shù)值模擬系統(tǒng)能較好地模擬區(qū)域內(nèi)風(fēng)能資源的分布狀況,能較為真實(shí)的反映區(qū)域內(nèi)風(fēng)能資源的優(yōu)劣分布趨勢。說明了模擬系統(tǒng)在沿海地區(qū)、平坦地形地區(qū)、山地丘陵地形地區(qū)模擬結(jié)果比較準(zhǔn)確,而在高原地區(qū)進(jìn)行風(fēng)能資源評估中應(yīng)配合臺站、鐵塔觀測資料對模擬結(jié)果進(jìn)行訂正,才可以獲得較準(zhǔn)確的區(qū)域風(fēng)能資源分布。同時(shí)也表明,風(fēng)能資源數(shù)值模擬系統(tǒng)可以較好地模擬出近海風(fēng)能資源的分布,彌補(bǔ)海上觀測資料的不足,為開發(fā)近海風(fēng)能資源提供科學(xué)依據(jù)。更進(jìn)一步的,對于氣象站點(diǎn)稀少的地區(qū),通過數(shù)值模擬方法可以發(fā)現(xiàn)過去用氣象站資料沒有發(fā)現(xiàn)的風(fēng)能資源。 (3)利用風(fēng)能資源數(shù)值模擬系統(tǒng),對多年NECP/NCAR再分析資料進(jìn)行了氣候背景場分類。通過中尺度數(shù)值模擬,并對模擬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,最終模擬完成了中國陸地及近海區(qū)域水平分辨率5公里,低空垂直分辨率10米的高分辨率風(fēng)能資源數(shù)值模擬圖譜。并利用觀測資料與模擬結(jié)果進(jìn)行了對比分析,證明了得到的風(fēng)能資源數(shù)值模擬圖譜較好地反映了我國風(fēng)能資源的分布狀況,較為真實(shí)的刻畫了我國風(fēng)能資源的優(yōu)劣分布趨勢。 (4)以全國高分辨率風(fēng)能資源數(shù)值模擬結(jié)果為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),綜合分析了我國風(fēng)能資源的自然狀況和開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展,以及國內(nèi)風(fēng)電場選址、建設(shè)的實(shí)際操作需要。提出50米高度風(fēng)能資源區(qū)劃具體標(biāo)準(zhǔn)。并根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn),完成了全國50米高度風(fēng)能資源數(shù)值區(qū)劃,給出了我國風(fēng)機(jī)輪轂高度風(fēng)能資源極豐富、豐富、較豐富、一般和貧乏區(qū)域的地理分布。區(qū)劃結(jié)果表明我國風(fēng)能資源極豐富區(qū)主要包括內(nèi)蒙古、甘肅北部、新疆北部、東南沿海及其附近島嶼,這些區(qū)域可作為我國未來大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要區(qū)域。 (5)選取內(nèi)蒙中部地區(qū)作為風(fēng)能資源精細(xì)化評估的研究對象,利用數(shù)值模擬結(jié)果,對該地區(qū)進(jìn)行了大型風(fēng)電場選址風(fēng)能資源精細(xì)化評估,并結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)和氣象臺站觀測資料、測風(fēng)塔觀測資料,對該地區(qū)的風(fēng)能資源進(jìn)行了綜合分析評價(jià),獲得了區(qū)域內(nèi)風(fēng)能資源的分布趨勢和資源儲(chǔ)量,實(shí)踐檢驗(yàn)了數(shù)值模擬結(jié)果結(jié)合GIS技術(shù)在風(fēng)能資源精細(xì)化評估中的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TK89

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張伯松;中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)融資問題研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王一波;基于GIS鐵路選線CAD系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];蘭州交通大學(xué);2011年

2 尹艷娜;硅對低溫高韌性球墨鑄鐵組織及性能的影響[D];鄭州大學(xué);2012年

3 李星;江蘇沿海低層風(fēng)場精細(xì)化分析模擬研究[D];南京信息工程大學(xué);2012年

本文編號：2799326