基于WAsP模式的风能资源评估数值方法研究

摘要

风场是影响大气污染物扩散、稀释最重要的气象因素，研究风场不仅对于合理地利用风能具有重要意义，也可为交通尾气污染的扩散研究提供基础。本文研究结合不同尺度的数值模型进行风场模拟的方法及实现途径，基于本文提出的数值方法，不仅可以为有效利用风能提供技术手段，也可以为交通环境污染扩散等研究提供比观测数据更全面详细的背景风场。 针对风能资源评估中经常存在的地形和风场数据的限制，本文提出了完整的基于WAsP模式的风能资源评估数值方法，旨在考察利用SRTM数字地形数据和MM5中尺度数值模式进行风能资源评估的可行性及应用效果，从而以较低的成本获得高分辨率的风能资源评估结果，提高风电场开发建设决策的针对性和科学性。 另外，本文尝试将平分辨率约为90m的SRTM地形高程数据用于绘制WAsP模式所需电子地形图，并给出了详细的处理流程。同时在简单介绍了中尺度大气数值模式MM5结构及工作流程的基础上，给出了提取MM5数值模拟风场数据作为“数值测风点”用于微尺度WAsP模式计算“数值风图谱”方法。 最后，笔者以广东省上川岛实验区域为应用案例，研究了本文提出数值方法的具体应用方式，对数值模拟点的选择、数值风图谱计算方法等问题做了进一步分析研究，并尝试利用风图谱平均、插值等方法进一步探索数值风图谱在微观风能资源评估中具体的应用方式，并将本方法整理成为系统的应用方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1选题背景及研究意义

1.1.1风力发电现状与趋势

1.1.2风能资源评估的重要性及方法

1.1.3存在的限制

1.2研究现状

1.2.1地形数据的获取

1.2.2中尺度大气数值模式在风能资源评估中的应用

1.3主要研究内容

第2章 风能资源评估中的WAsP模式

2.1边界层气象学

2.2 WAsP模式的基本原理

2.3 WAsP功能模块

2.3.1粗糙度变化模型

2.3.2障碍物模型

2.3.3地形流场模型

2.4基于WAsP模式的风能资源评估数值方法

2.4.1方法概述

2.4.2试验案例简介(上川岛)

第3章 WAsP模式数字地图绘制方法研究

3.1 SRTM概述

3.2地图数字化方法

3.3 SRTM地形图下实测风图谱的计算

第4章 风场数据中尺度数值模拟获取方法

4.1 MM5中尺度大气数值模式

4.1.1 MM5概述

4.1.2 MM5结构及工作流程

4.1.3 MM5在宏观风能资源评估中的应用

4.2上川岛MM5数值模拟风场

4.2.1 MM5模拟方案

4.2.2模拟风场数据的提取

4.3数值风图谱

第5章 上川岛风能资源评估数值方法试验

5.1数值风图谱计算试验

5.1.1地形数据的选择

5.1.2试验及结果分析

5.2风图谱平均化试验

5.2.1风图谱平均化原理

5.2.2试验及结果分析

5.3风图谱插值试验

5.3.1风图谱插值

5.3.2试验及结果分析

5.4 小结

第6章 结论与建议

参考文献

附录

致谢