山东半岛蓝黄两区海域风能、波浪能资源数值评估

【摘要】：山东省自然资源丰富,人口众多,经济发展势头强劲,随着国务院《黄河三角洲高效生态区发展规划》和《山东半岛蓝色经济区发展规划》的相继批复,山东半岛蓝黄两区的发展建设提升到国家战略层面,今后一个时期,该区域的发展将面临前所未有的机遇与挑战。化石能源无节制的开发利用,导致全球气候变暖、雾霾天气增多、环境问题日益尖锐,随着煤炭、石油资源的枯竭,清洁可再生能源替代传统能源成为当前能源发展的重要方向。山东半岛蓝黄两区海域面积广阔、海岸线绵长、海洋能资源蕴藏丰富,如何合理的开发利用该区域的海洋能资源成为该区域可持续发展的重要研究课题。本文选取了山东半岛蓝黄两区海域的风能和波浪能进行资源评估。从1990至2011年共22年的风场数据中分别提取出所需要的各类数据,采用平均风速、有效风时、风功率密度、风能资源等级划分和风能资源总储量五个方面作为评估参数,全面评估了山东半岛蓝黄两区海域的风能资源,并且分析了不同季节、一天中不同时刻的风功率密度和风速变化情况。利用SWAN模型模拟计算出由风场驱动的西太平洋海域的波浪情况,后嵌套到山东半岛海区,计算出波高、周期、波向等波要素,并结合相关站点的实测波浪数据进行验证,证明SWAN模拟出的波浪数据准确可用。随后采用波功率密度、波浪能资源等级划分和波浪能资源总储量三个方面进行评估,全面评估了山东半岛蓝黄两区的波浪能资源。选取威海成山头、青岛斋堂岛和烟台蓬莱港为例,通过提取该点的波浪数据绘制其春、夏、秋、冬四个季度的波浪玫瑰图,可以清楚地分析出不同季节各个方向各类波高出现的频率,为工程设计提供依据。 【关键词】：山东半岛 海洋风能 波浪能 资源数值评估
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P743.2;TK81
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 风能资源数值模拟和评估现状14-15
• 1.2.2 波浪能资源数值模拟和评估现状15-16
• 1.3 本文的主要工作16-19
• 2. 山东半岛水文气象条件19-22
• 2.1 气象特征19-20
• 2.1.1 温度19
• 2.1.2 湿度19
• 2.1.3 气压19
• 2.1.4 风况19-20
• 2.1.5 降水20
• 2.1.6 雾况20
• 2.2 水文特征20-22
• 2.2.1 波浪20-21
• 2.2.2 潮汐与潮流21-22
• 3. 风能资源数值评估22-36
• 3.1 风场资料22-23
• 3.1.1 风场资料简介22
• 3.1.2 模型模拟结果验证22-23
• 3.2 风能资源评估指标与计算方法23-26
• 3.2.1 平均风速23-24
• 3.2.2 有效风时24
• 3.2.3 风功率密度24-25
• 3.2.4 风能资源等级划分25
• 3.2.5 风能资源总储量25-26
• 3.3 计算结果与分析26-36
• 3.3.1 风速的日变化26-28
• 3.3.2 有效风时28
• 3.3.3 风功率密度分布情况28-34
• 3.3.4 风能等级划分34-35
• 3.3.5 风能总储量35-36
• 4. 波浪能资源数值评估36-67
• 4.1 SWAN模型理论36-44
• 4.1.1 SWAN模型理论简介36-37
• 4.1.2 SWAN模型主控方程37-38
• 4.1.3 各个物理过程38-44
• 4.2 波浪数值模拟44-49
• 4.2.1 SWAN模型参数设置44-46
• 4.2.2 模拟结果验证46-49
• 4.3 波浪能资源评估指标与计算方法49-51
• 4.3.1 波功率密度49-50
• 4.3.2 波浪能资源等级划分50
• 4.3.3 波浪能资源总储量50-51
• 4.4 计算结果与分析51-59
• 4.4.1 波功率密度分布情况计算结果与分析51-57
• 4.4.2 波浪能等级划分情况计算结果与分析57-59
• 4.4.3 波浪能资源总储量计算结果与分析59
• 4.5 波浪能重点利用区域评估59-67
• 4.5.1 威海成山头附近海域60-62
• 4.5.2 青岛斋堂岛附近海域62-64
• 4.5.3 烟台蓬莱港附近海域64-67
• 5. 结论和展望67-69
• 5.1 本文研究工作的主要结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 个人简历73

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