江苏省风能资源评估及开发利用的若干问题研究

【摘要】：风能资源作为可再生的清洁能源,被认为是最具有发展前景的新型能源之一。本论文在对历史资料进行均一化检验和订正的基础上,基于测风塔资料和WRF模式,深入开展江苏沿海、沿湖等典型区域的风特性及风能资源状况研究,并建立单机风向风速预测技术,同时,在明确江苏省主要气象灾害分布特征和强度的基础上,研究风能开发利用面临的主要气象灾害风险和生态适应潜在风险,为江苏风电开发和沿海、沿湖风能资源的可持续利用提供技术支撑和决策依据。主要结果如下： 【1】基于气象站点数据,使用SNHT方法、滑动t检验和E-P方法对风速序列进行检验,分别出现了突变点漏判、突变点误判和较多的连续突变点,表明其对风速序列均一化检验并非十分适合。而利用滑动t检验和SNHT综合检验方法对风速序列进行均一化检验,得到了较好的效果,表明,滑动t检验和SNHT综合检验方法是适合的气象台站测风资料序列均一性检验方法。 【2】基于测风塔测风资料,明确了不同下垫面条件下风特性的异同。表明,风速及风功率密度由近海地区向沿海和内陆的洪泽湖逐渐递减；近海、沿海和沿湖地区风速的月际变化有较好的一致性,春季风速最大,初秋风速最小；近海、沿海和沿湖地区风速的日变化和垂直变化特征有一定的差异,沿海和近海的风速日变化要滞后于内陆沿湖地区,同时,高层风速变化较低层晚1-2小时,白天上下层风速差异明显小于夜间,春季尤为明显；东风、西风条件下的风速差异有着明显的差异,对如东而言,西风条件下风速增加幅度远高于东风条件下的衰减幅度；此外,海、陆之间风速有着明显的差异。洪泽湖地区“湖陆风”特征明显,有利于该地区风能的增加：近海低层的湍流强度明显小于沿海和内陆的洪泽湖地区。 【3】利用WRF模式,进行了风场和垂直方向的风特性模拟试验,比较模拟与实测结果,各地风速的模拟误差均小于15%,其中,东台、如东地区1月份的模拟误差仅为5%,表明模拟结果与实测结果具有很好的一致性,模拟方案具有很强的风能资源模拟能力,非常适合江苏兼有海、陆、湖下垫面的风能资源数值模拟研究。 【4】基于WRF模式,揭示了洪泽湖地区局地风场和湖陆风环流特征。洪泽湖地区风速呈带状分布,平行于湖岸,湖区风速高于陆地,沿湖岸地区风速变化最为明显,同时,随着高度的增加,湖、陆风速差异明显减小。湖陆风环流的厚度大约在1km左右。白天湖区上空以下沉运动为主,陆地以上升气流为主,夜间则相反。 【5】基于WRF模式,模拟研究了江苏省风能资源的季节变化特征,表明,春季是风能资源最为丰富的季节,冬季次之,秋季相对贫乏。江苏省风能资源区域差异明显,沿海滩涂为风能丰富区,沿海岸、太湖、洪泽湖、高邮湖等为风能较丰富区,其余为风能一般区。模拟计算得到江苏省风能总储量为81060.75MW,高于利用气象站资料得到的计算结果,更为接近风能资源储量的真实状况。 【6】基于WRF模式,进行单机风向风速预报,模拟结果和观测数据对比分析表明,观测和模拟风速的相关系数在0.59左右,均方根误差为2.98m/s；模拟所得主导风向和实际主导方向偏差不超过45°。表明,模拟结果基本反映了该区域的实测风场和主导风向,该预报技术对于电网调度和风电可持续利用是重要的保障技术之一。 【7】明确了风能开发利用面临的主要气象灾害风险和生态适应潜在风险,为风电场选址、开发和可持续利用提供了决策参考。 【关键词】：风能资源 WRF模式 数值模拟 观测 评估 湖陆风
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK81
【目录】：

• 中文摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 研究目的意义13-15
• 1.2 国内外研究进展15-25
• 1.3 存在的问题25-26
• 1.4 本论文研究目标和研究内容26-28
• 1.4.1 研究目标26
• 1.4.2 研究内容26-28
• 第二章 测风资料序列均一性检验及订正28-50
• 2.1 资料和方法28-33
• 2.1.1 资料28
• 2.1.2 检验方法28-33
• 2.2 各站历史风速序列的均一性33-43
• 2.2.1 SNHT方法检验33-35
• 2.2.2 滑动t检验35-36
• 2.2.3 E-P方法检验36-37
• 2.2.4 Potter法检验37
• 2.2.5 SNHT与滑动t检验相结合37-41
• 2.2.6 风速均一性检验方法对比41-42
• 2.2.7 突变点的确定42-43
• 2.3 风速序列的均一化订正43-45
• 2.4 风能评估"代表年"的确定及风速订正45-48
• 2.4.1 "代表年"的确定45-46
• 2.4.2 测风塔"代表年"风速订正46-48
• 2.5 本章小结48-50
• 第三章 基于观测的风特性分析50-77
• 3.1 资料和方法50-52
• 3.1.1 资料来源50-51
• 3.1.2 研究方法51-52
• 3.2 风速和风向的基本特性52-58
• 3.2.1 风速52-56
• 3.2.2 风向56-58
• 3.3 风速的垂直变化特征58-64
• 3.3.1 不同下垫面的风速垂直变化58-60
• 3.3.2 不同天空状况下的风速垂直变化60-62
• 3.3.3 不同季节的风速垂直变化62-63
• 3.3.4 不同下垫面的风廓线指数63-64
• 3.4 水、陆下垫面风特征差异64-73
• 3.4.1 水、陆风速差异64-67
• 3.4.2 湖陆风特征67-70
• 3.4.3 海陆风特征70-71
• 3.4.4 湍流强度71-73
• 3.5 主要风能资源特征73-75
• 3.5.1 风功率密度73
• 3.5.2 风能方向频率73-75
• 3.6 本章小结75-77
• 第四章 数值模拟的敏感性试验及风特性分析77-100
• 4.1 WRF模式77-79
• 4.2 模拟方案79-81
• 4.3 误差分析81-84
• 4.4 平均风场和风速模拟84-87
• 4.4.1 各季风场特征84-85
• 4.4.2 风随高度的变化85-87
• 4.5 洪泽湖风场模拟87-90
• 4.6 湖陆风模拟试验90-96
• 4.6.1 湖陆风环流的演变特征90-94
• 4.6.2 阴、晴条件下的湖陆风差异94-96
• 4.7 海陆风模拟试验96-98
• 4.8 本章小结98-100
• 第五章 基于数值模拟的风能资源评估100-111
• 5.1 风能资源的季节变化100-104
• 5.1.1 风功率密度100-102
• 5.1.2 风能方向频率102-104
• 5.2 风能资源的垂直变化104-106
• 5.3 风能资源区划106-108
• 5.3.1 区划方法106
• 5.3.2 区划结果106-108
• 5.4 风能资源储量108-109
• 5.4.1 计算方法108
• 5.4.2 计算结果108-109
• 5.5 本章小结109-111
• 第六章 风能开发利用保障技术研究111-136
• 6.1 资料和方法111-114
• 6.1.1 资料和来源111-112
• 6.1.2 研究方法112-114
• 6.2 单机风向风速预报试验114-122
• 6.2.1 研究对象及计算方案114-115
• 6.2.2 预报结果分析115-122
• 6.3 风电场气象灾害风险评估122-128
• 6.3.1 气象灾害影响分析123-125
• 6.3.2 风险评估125-128
• 6.4 风电场对鸟类的影响128-134
• 6.4.1 研究区概况128-129
• 6.4.2 保护区鸟类区系组成129-131
• 6.4.3 保护区鸟类的生态分布131-132
• 6.4.4 保护区鸟类的活动特点132-133
• 6.4.5 风电场对鸟类的影响133-134
• 6.5 本章小结134-136
• 第七章 结论与展望136-141
• 7.1 主要结论136-139
• 7.2 特色与创新之处139-140
• 7.3 论文不足之处及今后的展望140-141
• 参考文献141-154
• 附图154-162
• 致谢162

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

江苏大丰风电场对鸟类的影响    孙靖;钱谊;许伟;袁媛;戴科伟;

风电开发对坝上地区生态环境的影响研究    安定明;

风力发电综述与我国的开发设想    陈宗器

空间信息技术支持下的沿海风能资源评价    江东,王建华

气象灾害对风电场的影响分析    张礼达;张彦南;

基于非参数回归模型的短期风电功率预测    王彩霞;鲁宗相;乔颖;闵勇;周双喜;

统计降尺度法对华北地区未来区域气温变化情景的预估    范丽军;符淙斌;陈德亮;

机组优化组合的遗传算法    蔡超豪,蔡元宇

风电机组的雷击机理与防雷技术    赵海翔,王晓蓉

自适应卡尔曼滤波在电力系统短期负荷预测中的应用    马静波,杨洪耕

江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区生态安全研究    戴科伟

我国太阳总辐射气候学计算方法的讨论及辐射资料的均一性检验    鞠晓慧

盐城海滨湿地生态系统的研究    刘奕琳

大学教学楼建设使用后评价研究    王国平;田备;邹昀;刘明晴;

短期负荷预测的自适应加权支持向量机新方法    陈晶;杨春玲;郑安豫;

安徽省水旱灾害风险管理与经济发展关系研究    何平;

安全评价的积极作用    刘琦,张文浩

模糊层次综合分析法在油库安全评价中的应用    王金亮;陈全;

模糊层次综合分析法在油库安全评价中的应用    王金亮;陈全;

基于“逐级分步分析识别法”对危险有害因素辨识与分析的初探    尤燕妮;魏培;张双保;

改进AHP中判断矩阵一致性的一种新方法    王传玉

高校研究生业务素质综合评价体系及其数学模型    王慧娟;吴月红;

度量判断矩阵相容性的新方法    邓寿年;姜培华;

基于测风塔的台风期间风能资源评估    周后福;鲁俊;

近30年我国高空风速变化趋势分析    张爱英;任国玉;郭军;王颖;

西太平洋副热带高压东西位置变动及其影响    韦道明;李崇银;高耀庭;

中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差    张爱英;任国玉;周江兴;初子莹;任玉玉;唐国利;

中国东部初春水分循环季节推进过程的年代际突变    赵瑞霞;张宏;吴国雄;李伟平;石爱丽;

基于层次分析法的钢结构涂装工艺中粗糙度的预估    吴显斌;豆小艳;程国东;丛立志;

米仓山植被覆盖及其生长季变化研究    贺映娜;高翔;马新萍;

节能减排与可再生能源的开发利用    鲁胜利;卢彩虹;周黎明;刘波;周建梅;

栾川县近50年降水变化趋势分析    张俊洁;薛金辉;郭明搏;姬鸿丽;

近52年来焦作市降水变化趋势分析及突变检验    张新刚;

电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究    谢忠玉

基于ArcGIS Server的震害风险管理系统研究    王俊杰

热带印度洋海表温度主模态的长周期变化及对温室气体增加的响应    郑小童

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

甘肃中南部滑坡、泥石流灾害机制及防灾可持续发展研究    赵洪涛

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

公平与效率均衡的财政投资项目社会影响评价模型与方法研究    盛峰

基于GPU并行计算的数值模拟与燃煤锅炉系统的优化研究    吴锋

武汉市湿地生态旅游可持续发展研究    李敏

煤炭资源潜力评价研究    段守军

铝电解槽焙烧与启动过程危险源辨识与评价研究    单文娟

政府对高校财务风险监控机制研究    李丹

基于AHP模糊综合评价的高速公路线路方案优选研究    卢宇昀

青岛华威风电场风能资源分析及选址关键技术研究    张琴

童装绿色设计评价体系的研究    严晶晶

梯级水电站优化运行研究与应用    郑慧涛

某地区电网短期负荷预测研究    范不井

中国种业上市公司财务风险评价与控制研究    李善花

我国海上风力发电的发展与前景    倪安华;

小城镇土地生态安全评价方法及应用——以山东省汶南镇为例    曲衍波;齐伟;束宏;付伟章;王炳刚;刘延军;

城市生态安全评价及部分城市生态安全态势比较    龚建周;夏北成;

P-S-R指标体系模型在武夷山风景区生态安全评价中的应用    王洪翠;吴承祯;洪伟;何东进;林琴琴;王萍兰;陈灿;

江苏爬行动物地理分布及地理区划的初步研究    周开亚

绿喉潜鸟在江苏首次发现    吕士成,张福建,张寿华

江苏省沿海水鸟资源    刘白,吕士成

射阳盐场湿地禽类资源考察初报    王会;杜进进;

黑嘴鸥繁殖生态研究    杜进进

城市建筑物对城市边界层三维结构影响的数值模拟    陈炯;郑永光;邓莲堂;

我国风力发电开发与管理研究    赵久占

风电场功率短期预测方法研究    韩爽

风电场无功补偿容量及其控制方法的研究    张洋

美国西北部太平洋沿岸的风能资源    刘景民;刘灵;

鄱阳湖区风能资源及其利用前景    肖佐中,张金保

抓住机遇　开发风电市场    徐学策

江苏省风能资源的分布和利用    张一民,沈才元,刘凤英

用于风电场选址的风能资源评估软件    杨振斌,薛桁,袁春红,孙振泽

广东省风能资源区划研究    毛慧琴,宋丽莉,黄浩辉,植石群,刘爱君

广西风能资源评价工作探讨    甘一忠;

高分辨率数值模式在风能资源评估中的应用初探    穆海振;徐家良;柯晓新;唐琳;陈德亮;

风能资源与风电开发    李志梅;赵东标;

新疆风力发电政府规制的思考    陈艳;白灏;

鄱阳湖区风能资源及其利用前景    王保生;刘文英;卢冬梅;

WAsP模型对风能资源预测的应用解释    杨勤;桑建人;丁永红;

复杂地形风能资源微尺度数值模拟实验研究    方艳莹;朱蓉;何晓凤;王鹏;

风能资源评价指标研究    邓晶;苏明山;

利用MM5结合CALMET研究甘肃酒泉地区风能资源    王兴;马鹏里;张铁军;林纾;

基于边界层模式的湖北省风能模拟试验    任永建;刘敏;袁业畅;杨宏青;孙善磊;

威海区域风能资源动力降尺度模拟研究    董旭光;刘焕彬;丛美环;

我国风能资源开发利用现状及存在的问题    杨振斌;薛桁;袁春红;朱瑞兆;

风能资源的气候学数值模拟方法研究    何晓凤;朱蓉;周荣卫;

福建省风能、抽水蓄能的资源与开发    朱光华;林琳;陈文群;

中外风电企业内蒙竞逐风    曹丹

江苏风能资源凸现投资价值    记者 高杰

湖北“追风”之路    记者 李济东通讯员 田祯福 王亚东

龙源与丽江政府签订风能资源合作协议    通讯员 宗京

再造西部陆上三峡    赵亚平

中丹风能合作：从理念到方法    本报记者 史晓斐　实习记者 吴艳秋

湖南永顺县开发水能和风能资源    本报记者 刘麟　通讯员 覃遵奎 向水生

能源危机面前 风电大有作为    赵小兰 苏玉君 张天河

我省风能开发走在全国前列    本报记者 吴洪新华社记者 项开来

民勤积极开发利用风能资源    记者 张永文

风能资源数值模拟及其在中国风能资源评估中的应用研究    张德

江苏省风能资源评估及开发利用的若干问题研究    许遐祯

我国风能资源最优化开发研究    王健

近岸海洋风能的星载SAR遥感技术及应用研究    常俊芳

江苏省沿海潮间带风电产业综合评价研究    严晓建

发展中国家建筑利用太阳能和风能技术的持续环境应用研究    Opoku George（乔治）

基于公共物品供应的风力发电市场化运营战略研究    刘万福

风电—燃气轮机互补发电系统若干关键问题的研究    包能胜

基于低碳经济视角的中国风电产业发展研究    迟远英

我国风力发电产业链的培育与发展问题研究    王正明

基于WRF模式的洪泽湖风能资源数值模拟研究    丁慧

基于MM5与CALMET相结合的江苏省风能资源模拟及评估    徐进

基于WRF与CFD模式结合的风能资源数值模拟研究    方艳莹

基于NLMSFD模式的风能资源评估数值方法研究    李文静

风能资源评估和机组选型在风电场选址中的应用    方笑

黑龙江省风能资源评估    王永亮

风电场建模及电源扩展规划研究    张立军

山东省风能资源分析评估    王金霞

辽宁大风气候特征及风能资源分析    孟莹

吉林省水能和风能等可再生能源合理配置的研究    周哲