基于MM5与CALMET相结合的江苏省风能资源模拟及评估

【摘要】：风能作为一种取之不尽的自然清洁能源,合理的开发和利用对我国的环境保护与经济的可持续发展具有长远意义,而对风能资源详细准确的评估是其开发利用的前提。 本文分别采用MM5模式和MM5/CALMET结合方案对江苏省的风能资源进行数值模拟,通过MM5模式和MM5/CALMET结合方案模拟结果与测风塔观测结果的对比评估,表明MM5/CALMET结合方案对风场的模拟更为精确和精细,具体表现为：1)MM5/CALMET结合方案在10、30、50和70 m高度处的模拟年平均风速的平均相对误差分别是28.3%、20.5%、15.7%和12.6%,比MM5模式的模拟结果的相对误差分别降低了3.9%、6%、3.9%和3.4%；2)结合方案可以更好的反映出下垫面对风速的影响,在70m高度的结合方案的模拟风场中,依然可以明显的反映出太湖洪泽湖等由于大面积水而产生的高风速区域和由于丘陵山地而产生的低风速区域,这些特征在MM5模式中没有明显的反映；3)MM5/CALMET结合方案模拟的江苏省年平均风速和风功率密度方向频率、风速和风功率密度频率与实测值相似度较高,基本可以模拟出正确的主导风向和次主导风向,能够客观的反映出江苏省的风能资源量值及分布情形。因此,MM5/CALMET结合方案可以给出区域性的风能资源更为客观的评估。 在模拟效果评估的基础上,利用MM5/CALMET结合方案的模拟结果对江苏省风能资源进行分析评估,具体分布特征为,1)江苏省风能资源分布由东向西呈递减状况,沿海地区风能密度明显大于内陆地区,太湖、洪泽湖和高邮等大面积水域地区是内陆风能资源最为丰富的区域；2)江苏省风能密度随高度的上升而增大,在70m高度,太湖洪泽湖等大面积水域地区风能密度在300～350 W·m-2之间,沿海地区风能密度均在390 W·m-2以上,其中连云港西连岛和南通启东沿海地区风能密度达到450 W·m-2以上,可以作为风能资源的主要利用地区。3)江苏省风能分布随季节的变化明显,冬季风能密度最大,海陆差异明显,省内风能密度基本在170W·m-2以上,沿海地区风能密度最高达到480 W·m-2左右,秋季风能密度最小,分布比较均匀,省内大部分地区在60～180W·m-2之间。4)参考《风电场风能资源测量和评估技术规定》中的规定,对江苏省进行风能资源区划,结果表明连云港西连岛和南通启东部分沿海可以做为重点开发对象。 【关键词】：风能 资源评估 MM5 CALMET
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK81
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 引言7-12
• 1.1 风能资源研究的目的和意义7
• 1.2 基于观测资料的风能资源评估7-8
• 1.3 基于数值模式的风能资源评估8-9
• 1.4 存在问题和研究内容9-10
• 参考文献10-12
• 第二章 资料与研究区域介绍12-15
• 2.1 资料介绍12-13
• 2.1.1 模式初始场12-13
• 2.1.2 观测资料13
• 2.2 研究区域概况13-14
• 参考文献14-15
• 第三章 模式简介及模拟方案15-24
• 3.1 MM5模式15-17
• 3.1.1 MM5模式简介15
• 3.1.2 MM5模式框架15-17
• 3.1.3 本文MM5模式模拟方案17
• 3.2 MM5/CALMET结合模拟方案17-23
• 3.2.1 CALMET模式简介17
• 3.2.2 CALMET模式框架17-20
• 3.2.3 MM5/CALMET结合方案介绍20-23
• 参考文献23-24
• 第四章 MM5与MM5/CALMET结合方案模拟效果评估24-39
• 4.1 MM5与MM5/CALMET结合方案模拟效果对比24-29
• 4.1.1 两种模式模拟风速与测风塔观测风速对比分析24-28
• 4.1.2 MM5与MM5/CALMET结合方案模拟风场对比28-29
• 4.2 观测场和MM5/CALMET结合方案模拟场风向、风能频率分布对比29-38
• 4.2.1 风向及风功率密度方向频率比较29-33
• 4.2.2 风速及风功率密度频率分布对比33-38
• 4.3 本章小结38
• 参考文献38-39
• 第五章 基于MM5/CALMET结合方案的风能资源分析39-67
• 5.1 10M高度风能资源分布39-43
• 5.1.1 风速分布39-41
• 5.1.2 风能密度分布41-43
• 5.2 30M高度风能资源分布43-49
• 5.2.1 风速分布43-46
• 5.2.2 风能密度分布46-49
• 5.3 50M高度风能资源分布49-54
• 5.3.1 风速分布49-51
• 5.3.2 风能密度分布51-54
• 5.4 70M高度风能资源分布54-59
• 5.4.1 风速分布54-56
• 5.4.2 风能密度分布56-59
• 5.5 100M高度风能资源分布59-63
• 5.5.1 风速分布59-61
• 5.5.2 风能密度分布61-63
• 5.6 江苏省风能资源区划63-65
• 5.7 本章小结65-66
• 参考文献66-67
• 第六章 总结与讨论67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 问题及展望67-69
• 致谢69

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