基于WRF模式的酒泉风电基地近地层风场特征模拟研究

【摘要】：本文利用酒泉风电基地2009年11月—2010年10月风电场测风塔资料,分析了酒泉风电基地的近地层风场特征,在此基础上,应用WRF模式对酒泉地区2010年8月的风场进行了数值模拟试验,比较了两种不同边界层方案下的模拟效果,并探讨了误差分布的规律和原因。 对2009—2010年的酒泉风电基地近地层的风场特征的分析结果表明：各高度间风速的差异分布大体相同；近地层平均风速最大出现在2010年8月,最小出现在2009年12月；近地层平均风速具有明显的日变化特征；近地层平均风速廓线,不论冬夏底层风速均随高度的增高而增大,且夜晚比白天增大得快；冬季上下层风速差较夏季大；近地层风垂直切变有明显的日变化特征,最靠近地面一层的风切变最大,存在一个风切变最小的中间层；夏季近地层主频风向东风方向占多数,冬季近地层主频风向为东、西风；风速和风向特征均存在较大季节差异。 模拟结果表明,MYJ和YSU两种边界层方案能够适应酒泉地区风场模拟,都能较好的模拟出近地层风速变化的特征,整体比较MYJ方案优于YSU方案,特别是对风切变的模拟能力。通过对2010年8月份不同气象条件下MYJ和YSU两种方案的模拟结果的对比分析：在晴天、大风、降水等天气时YSU方案模拟效果好于MYJ方案,多云天气时MYJ方案好子YSU方案,高温天气时相差不大；对比不同高度发现,各种天气时均对30米高度模拟效果好于70米；两种方案均对晴朗无云和有降水气象条件下的模拟性能最好,对多云天气条件下的模拟性能次之,大风和高温气象条件下模拟性能较差。分析出现的误差原因：一是模式对风切变模拟能力较差,二是可能与下垫面非绝热加热影响有关。 【关键词】：近地层风速 数值模拟 WRF模式 酒泉地区
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究目的及意义9-11
• 1.2 国内外研究进展11-13
• 1.3 本文研究内容13-14
• 第二章 研究区域概况、资料及方法14-18
• 2.1 研究区域概况14-15
• 2.2 资料与方法15-18
• 2.2.1 资料15-16
• 2.2.2 方法16-18
• 第三章 酒泉地区近地层风场特征18-33
• 3.1 风速分布特征18
• 3.2 风速月均分布18-20
• 3.3 风场日变化特征20-23
• 3.4 风速垂直变化特征23-25
• 3.4.1 各月风速垂直变化特征23
• 3.4.2 日风速垂直变化特征23-25
• 3.5 风向频率25-28
• 3.6 最大风速特征28-29
• 3.7 风速威布尔分布29-30
• 3.8 风切变特征30-32
• 3.8.1 风切变月变化特征30-31
• 3.8.2 计算风切变日变化特征31-32
• 3.9 小结32-33
• 第四章 WRF模式两种不同边界层参数化方案对酒泉地区近地层风场模拟效果的比较33-54
• 4.1 WRF模式简介33-35
• 4.2 边界层参数化方案简介35-36
• 4.3 模拟方案设计36-38
• 4.4 不同参数化方案风场特征模拟结果的比较与评估38-46
• 4.4.1 8月模拟平均风速比较38-40
• 4.4.2 风场日变化特征比较40-43
• 4.4.3 风向频率比较43-44
• 4.4.4 最大风速特征比较44
• 4.4.5 风速威布尔分布比较44-45
• 4.4.6 风切变特征比较45-46
• 4.5 模拟结果评估46-53
• 4.5.1 月均模拟效果评估46-50
• 4.5.2 小时平均风速模拟效果评估50-53
• 4.6 小结53-54
• 第五章 不同气象条件下的模拟结果分析54-69
• 5.1 8月基本气象要素分析54-56
• 5.1.1 环流形势模拟分析比较54-55
• 5.1.2 酒泉地区2010年8月份降水实况分析55
• 5.1.3 酒泉地区2010年8月份温度分析55-56
• 5.2 降水日模拟结果的分析比较56-58
• 5.3 高温日模拟结果比较58-60
• 5.4 大风日模拟结果比较60-63
• 5.5 多云日模拟结果比较63-65
• 5.6 晴日模拟结果比较65-68
• 5.7 小结68-69
• 第六章 结论与讨论69-72
• 6.1 主要结论69-70
• 6.2 讨论70-72
• 参考文献72-76
• 在学期间参加的科研项目及取得的科研成果76-77
• 致谢77

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