波能功率密度时-空分布研究——以广西北部湾为例

摘要

在全球人口快速增长和经济迅猛发展的今天,传统能源的短板日渐突出,人类赖以生存的环境遭到严重破坏。为了解决能源短缺和环境污染问题,人们把目光转向了资源丰富的海洋,试图从海洋中获取无污染、可再生的能源。本文针对广西北部湾海域长期缺少浮标数据的情况,提出了通过SWAN模型来获取北部湾海浪参数数据,在检验合格之后,用海浪参数计算北部湾的波能功率密度。
　　本文的主要研究成果如下:
　　(1)通过SWAN模型获取了北部湾20年的海浪数据(时间间隔6小时),本文基于卫星高度计数据和GPS浮标实测数据对由SWAN模型得到的数据进行了检验,卫星高度计数据的验证结果表明:有效波高的平均偏差为0.50 m,均方根误差为0.57 m,相关系数为0.64;GPS浮标实测数据的验证结果表明:有效波高的最大偏差为0.1m,谱峰周期的最大偏差为0.7 s。因此,由SWAN模型得到的海浪参数可以用于该海域的波浪能研究;
　　(2)对波能功率密度的方向分布研究得出:该海域的波能功率密度在中部和南部海域是以东北方向传播为主,且极值也主要出现在东北方向。在南部海域由于受到外海的影响,波能功率密度则无主方向;
　　(3)对波能功率密度进行时-空分布研究发现:从空间的分布情况来看:波能功率密度分布情况是中部海域最大,南部海域次之,北部海域和近岸区最小。从时间的分布情况来看:在年平均分布中,波能功率密度的最大值为1.1kW/m,位于中部和南部海域。另外,大于1.0kW/m的海域面积约为3.0′104 km2;在季平均分布中,波能功率密度分布情况是:春季最大,冬季次之,夏季第三,秋季最小。另外,在春季,大于1.0kW/m的海域面积约为7.2′104 km2,在秋季整个海域的最大值仅为0.84 kW/m;在月平均分布中,波能富集程度最高主要发生在1月份-5月份中,在这5个月中,大于1.0 kW/m的海域面积分别为7.5′104 km2,8.8′104 km2,6.5′104 km2,9.8′104 km2,6.0′104 km2,其余月份则较小。
　　(4)对波能功率密度的储量情况和稳定性研究表明:北部湾海域的波能功率密度年总储量的最大值为1.0′104 kWh/m,有效开采量的最大值为1400 kWh/m,它们都位于中部海域。从稳定性分析来看:中部和北部海域的稳定性较好,南部海域的稳定性较差,分析是由于受到外海气候的影响。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1. 3本文拟解决的问题

1.4 研究内容

1.5 解决问题的技术路线及章节安排

第二章 波能功率密度计算模型和海浪谱模型

2.1 波能功率密度计算模型

2.2 海浪谱模型

2.3 本章小结

第三章 海浪参数数据后处理

3.1 基于高度计的融合数据的验证方法

3.2 基于GPS浮标实测数据的验证方法

3.3 本章小结

第四章 北部湾波能功率密度的时-空分布研究

4.1 北部湾波能功率密度方向性分布情况

4.2 北部湾波能功率密度的时-空分布情况

4.3 北部湾波能功率密度的存储量

4.4 北部湾波能功率密度的变化指数

4.5本章小结

第五章 波能功率密度格网化的多分辨率时空分布研究

5.1 波能功率密度年平均格网分布情况

5.2 波能功率密度季平均格网分布情况

5.3 波能功率密度月平均格网分布情况

5.4 讨论

5.5 本章小结

第六章 结论及展望

6.1 主要结论和创新点

6.2 本文存在的不足及需要进一步研究的问题

参考文献

申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢