隨著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展,大規(guī)模風(fēng)電場發(fā)展需要對(duì)其復(fù)雜的風(fēng)資源環(huán)境、風(fēng)電場的開發(fā)潛力及其對(duì)大氣環(huán)境的反饋?zhàn)饔玫冗M(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估,這將為實(shí)現(xiàn)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高效可持續(xù)環(huán)境友好型的發(fā)展提供保障。本文基于數(shù)值天氣研究與預(yù)報(bào)（WRF）模式和空氣質(zhì)量（CMAQ）模型,建立了耦合風(fēng)電場參數(shù)化模型（WFP）的WRF-WFP-CMAQ耦合模型框架,并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)地評(píng)估和驗(yàn)證,模擬了不同尺度風(fēng)電場的尾流效應(yīng)及其大氣環(huán)境效應(yīng),為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了科學(xué)合理的研究方法和實(shí)踐數(shù)據(jù)。首先,基于WRF-WFP耦合模型探究了相鄰風(fēng)電場的尾流及功率輸出干擾特性。以新疆哈密地區(qū)兩相鄰大型風(fēng)電場為研究對(duì)象,探究場區(qū)的尾流效應(yīng)及功率輸出特性,定量地評(píng)估了大型風(fēng)電場對(duì)其相鄰風(fēng)電場的流動(dòng)及運(yùn)行干擾特性。分析了模型對(duì)高水平網(wǎng)格分辨率的敏感性,實(shí)現(xiàn)了150 m高水平分辨率下相鄰風(fēng)電場的中尺度模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大型風(fēng)電場對(duì)其下游尾流影響的范圍為20³0 km且其下游鄰近風(fēng)電場發(fā)電虧損量級(jí)約5.8%。因此,證實(shí)了風(fēng)能富集區(qū)建設(shè)大規(guī)模風(fēng)電場保留合理的“緩沖區(qū)”的必要性。其次,以河北張北風(fēng)電基地為研究對(duì)象探究了大型風(fēng)電基地... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展及2018年各國風(fēng)電發(fā)展比例風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是全球可再生能源發(fā)展的必然趨勢，亦是我國能源革命的重要戰(zhàn)略方針

⑼??�、芯曎p騁歡?芻?�；此后�??以諉扛齜⒄怪芷詼賈貧ê俠?的風(fēng)電發(fā)展計(jì)劃。過去十多年，我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量從2006年的2.6GW增長到2018年的209GW（占全球累計(jì)裝機(jī)容量的36%），遠(yuǎn)超第二位的美國，成為全球首個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)超過200GW的國家[5]。目前，在我國新疆哈密、甘肅酒泉、蒙東和蒙西、吉林東部、河北張北以及江蘇沿海等風(fēng)資源富集地區(qū)建成七個(gè)千萬千瓦級(jí)風(fēng)電基地；其中，三北地區(qū)的風(fēng)能資源可開發(fā)總量占全國近七成。風(fēng)力發(fā)電作為我國第三大電力供應(yīng)，已成為我國能源轉(zhuǎn)型的核心保障和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要途徑。圖1.2中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三個(gè)階段及其裝機(jī)容量（新增、累計(jì)）變化未來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)仍將穩(wěn)步持續(xù)增長，將成為未來電力供應(yīng)的重要支柱。國家能源研究所和國際能源署聯(lián)合發(fā)布的《中國風(fēng)電發(fā)展路線圖2050》[6]指出，到2050年，我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量可達(dá)10億千瓦，能夠滿足全國17%的電力需求，成為我國國民經(jīng)濟(jì)重要的主力能源。此外，國家能源局在《可再生能源發(fā)展十二五規(guī)劃》中曾指出，為有效解決“棄風(fēng)限電”的問題，我國風(fēng)電發(fā)展要從“集中規(guī)�；毕颉凹幸�(guī)模式開發(fā)”與“分散式開發(fā)”并舉的新模式轉(zhuǎn)變，即在三北地區(qū)風(fēng)電大基地穩(wěn)步建設(shè)的基礎(chǔ)上，逐步加大江淮平原地區(qū)和東南沿海地區(qū)風(fēng)電場的開發(fā)力度[7]�？傮w而言，未來我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍集中在地勢較高、風(fēng)資源豐富的三北地區(qū)，同時(shí)亦在人口密集的華北、江淮平原以及東南沿海地區(qū)將建設(shè)較大規(guī)模風(fēng)電常然而，風(fēng)電場向規(guī)模大型化發(fā)展過程也存在出諸多需要解決的問題。首先，風(fēng)電場的

（AtmosphericBoundaryLayer,ABL）之間存在復(fù)雜的多尺度相互作用[15]。從大氣流體力學(xué)的角度來看，由于受到大氣的晝夜循環(huán)及天氣強(qiáng)迫變化、熱力不穩(wěn)定性及地形作用等因素的影響，使得ABL具有較高的雷諾數(shù)、形成各種湍流程度復(fù)雜的大氣層結(jié)，從而促使其與風(fēng)電場之間的相互作用異常復(fù)雜[16]。尤為重要的是，在風(fēng)力機(jī)下游將形成“低風(fēng)速、高湍流”尾流效應(yīng)，且與其下游風(fēng)力機(jī)的尾流相互疊加，因此會(huì)在整個(gè)風(fēng)電場頂層形成大氣內(nèi)邊界層（InternalBL,IBL）。在IBL內(nèi)運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)將不可避免地遭受大氣湍流作用、造成功率虧損，如圖1.3所示。與此同時(shí)，風(fēng)電場亦會(huì)對(duì)ABL產(chǎn)生反作用，影響大氣邊界層內(nèi)的大氣運(yùn)動(dòng)特征。因此，探究風(fēng)電場與大氣邊界層之間的作用是系統(tǒng)評(píng)估風(fēng)電場的基矗圖1.3風(fēng)電場與大氣邊界層之間的作用，包括：（1）風(fēng)力機(jī)的尾流及其疊加效應(yīng)；（2）風(fēng)電場與大氣邊界層（ABL）的相互作用以及內(nèi)部邊界層的形成與發(fā)展形式[16]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3021381