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。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风能资源数值模拟和评估现状

1．2．2 波浪能资源数值模拟和评估现状

1．3 本文的主要工作

2．山东半岛水文气象条件

2．1 气象特征

2．1．1 温度

2．1．2 湿度

2．1．3 气压

2．1．4 风况

2．1．5 降水

2．1．6 雾况

2．2 水文特征

2．2．1 波浪

2．2．2 潮汐与潮流

3．风能资源数值评估

3．1 风场资料

3．1．1 风场资料简介

3．1．2 模型模拟结果验证

3．2 风能资源评估指标与计算方法

3．2．1 平均风速

3．2．2 有效风时

3．2．3 风功率密度

3．2．4 风能资源等级划分

3．2．5 风能资源总储量

3．3 计算结果与分析

3．3．1 风速的日变化

3．3．2 有效风时

3．3．3 风功率密度分布情况

3．3．4 风能等级划分

3．3．5 风能总储量

4．波浪能资源数值评估

4．1 SWAN模型理论

4．1．1 SWAN模型理论简介

4．1．2 SWAN模型主控方程

4．1．3 各个物理过程

4．2 波浪数值模拟

4．2．1 SWAN模型参数设置

4．2．2 模拟结果验证

4．3 波浪能资源评估指标与计算方法

4．3．1 波功率密度

4．3．2 波浪能资源等级划分

4．3．3 波浪能资源总储量

4．4 计算结果与分析

4．4．1 波功率密度分布情况计算结果与分析

4．4．2 波浪能等级划分情况计算结果与分析

4．4．3 波浪能资源总储量计算结果与分析

4．5 波浪能重点利用区域评估

4．5．1 威海成山头附近海域

4．5．2 青岛斋堂岛附近海域

4．5．3 烟台蓬莱港附近海域

5．结论和展望

5．1 本文研究工作的主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢

个人简历