Wind Power

Wind Energy Technologies


Danish wind turbines near Copenhagen. Wind often flows briskly and smoothly over water since there are no obstructions. The large and slow turning turbines of this offshore wind farm near Copenhagen take advantage of the moderate yet constant breezes at this location. While the wind at this location is not strong it is very consistent, with the turbines generating substantial power over 97 percent of the time.


The world's second full-scale floating wind turbine (and first to be installed without the use of heavy-lift vessels), WindFloat, operating at rated capacity (2 MW) approximately 5 km offshore of Póvoa de Varzim, Portugal

Wind Energy Research Project

广东近岸海域风高分辨率海面风场耦合模型WRF-CALMET研究

海上风能评估

风能发电效率预报


Global Wind Power Cumulative Installed Capacity, with forecast (data source: GWEC, Global Wind Statistics 2015[1] & Global Wind Energy Outlook 2014[2]) By 2050, wind power is expected to provide between 11% and 31% of the world's electricity.

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参考文献

环境影响评价技术导则 大气环境

Department of Energy

短期风功率预报

2017年风能太阳能资源年景公报发布

Evaluation of global wind power

Renewable Energy Evaluation Tools

布局原则1、风能资源条件良好。场址100米高年平均风速大于7.5米/秒,年平均风功率密度大于等于400瓦/平方米,主导风向频率在30%以上且比较稳定的海区。2、满足“双十”要求。海上风电场址原则上应布局在离岸不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得小于10米海域。水深一般不超过40米,如果风资源丰富可放宽至45米。

粤东海域地处台湾海峡喇叭口西南部,地理位置独特,风能资源十分丰富。根据汕头、揭阳、汕尾地区多个测风塔实测资料分析,100米高度年平均风速8-8.9米/秒,风功率密度为550-750瓦/平方米。根据国家风功率密度等级评判标准,粤东海域整体风功率密度等级在5-6级之间,全年有效风速利用小时数高,主风向、风能均较稳定集中,有利于风机布置。综合湍流指数、强风湍流指数主导风向区间内湍流指数属于弱湍流强度,100米高50年一遇瞬时极大风速值小于70米/秒,有利于风机安全。


丹麦发展了用于风电场微观选址的资源分析工具软件WAsP(Wind Atlas Analysis and Application Program),该软件适用于较为平坦的地形风资源模拟;

美国True WindSoluitons公司开发了MesoMap风能资源评估系统,能有效地模拟地形波、峡谷效应、对流风、

海湖风以及下坡风等局地性风场;加拿大气象局开发了精细化风能资源数值模拟评估模型WEST(The Wind Energy Simulation Toolkit),并绘制出了水平分辨率5km,低空垂直分辨率10m 的加拿大风能图谱;
国内科研工作者也开展了一系列风能资源模拟研究工作,其中,何晓风等[11]将MM5和CFD(Computational Fluid Dynamics)软件相结合对鄱阳湖地区的风资源进行了模拟;张德等[12]利用WEST风能模拟系统和气象台站观测资料对中国风能资源进行了系统分析;另外,龚强等[13]、李艳等[14]将MM5用于辽宁沿海及海岛风能资源模拟。

中小尺度耦合模式的风场模拟效果优于中尺度或小尺度模式的单独使用, 尤其是在近海岸区, 其优势表现更为突出。本项目利用中尺度模式WRF耦合小尺度模式CALMET来模拟广东近岸海域海面风场,其中WRF重点关注广东近岸海域,CALMET关注风资源丰富的重点区域(主要进行精细化诊断输出,分辨率可达1km,甚至数百米)。
具体研究内容如下:
(1)利用美国国家航天局(NASA)的ASTER global digital elevation version 2 数据和国家基础地理信息中心研制的全球地表覆盖数据,制作输入WRF的高分辨率地形、下垫面数据;
(2)利用美国NCEP近三十年全球再分析资料FNL生成WRF模式的初始条件和边界条件;
(3)通过敏感性试验确定最佳物理参数化方案;
(4)利用卫星遥感及常规观测数据,通过WRF三维变分同化系统WRF-3DVAR,对模式初始场进行优化调整;同时,针对模式积分过程中,利用谱松弛逼近方法,将全球模式中的大尺度流场同化到WRF模式中,对WRF模式的大尺度部分进行优化和调整,以减小WRF模式的模拟误差;
(5)对CALMET模式进行代码优化和并行化改进,提高CALMET模式计算效率;
(6)利用WRF模式生成的逐时气象要素场部分样本数据,借助CALMET模式利用动力降尺度方法对WRF风场产品样本进行精细化诊断解析,适度调整CALMET模式参数,找出适用于广东近海风能评估的最佳参数组合;

(7)利用WRF模式生成的逐时气象要素场,借助动力降尺度方法对WRF风场预报产品进行精细化诊断解析,得到适用于广东近海的高精度海上三维风场数据。




Last update: 20180303|Pageview:826
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