天津近海风能资源的高分辨率数值模拟及评估_杨艳娟.pdf

Resources Science 第33卷 第10期 2011年10月 2011，33（10）：1999-2004 Vol.33，No. 10Oct. ，2011 文章编号：1007-7588（2011）10-1999-06 天津近海风能资源的高分辨率数值模拟与评估 杨艳娟，李明财，任 雨，熊明明 （天津市气候中心，天津300074） 摘 要：风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，具有广阔的应用前景。近海地区由于风速较大，以及可利 用面积大等优点，近海风电是未来风电发展中一种新的趋势，但海上气象要素直接观测困难，需要通过高分辨率数 值模拟对其可利用性及开发潜力进行评估。本文利用MM5/Calmet模式模拟了天津沿海地区的较高分辨率（水平 分辨率1km×1km、垂直分辨率10m）的风能资源分布状况，并结合实测数据对其模拟效果进行了评估。结果表明： 该模式对天津沿海地区的年平均风速及风速的逐日变化趋势均具有良好的模拟能力，3个测风塔年平均风速的相 对误差分别为7.11%、12.99%、6.14%，可为天津海上风能资源评估提供科学依据；利用风速大小年景分析得到天津 沿海地区多年平均风能资源分布状况，发现天津近海海域年平均风速在（6.6~7.0）m/s,平均风功率密度超过340w/ m ，且有效小时数长，风资源状况较好。2 关键词：近海风能资源；数值模拟；天津沿海；评估 1 引言 中广泛应用，其中WEST和WAsP软件是该领域中 [1] [2] 风能资源是一种可再生的清洁能源，具有巨大 较成熟的软件，张德等 和邢旭煌等 采用WEST软 的开发潜力。但由于占地问题，陆上大型风电场的 件分别对全国和海南省风能资源进行了数值模拟， 潜在场地越来越少，随着风电技术的成熟，发展海 而WAsP软件在风能资源评估及风电机组选址中应 [3-5] 上风电是技术发展的规律，也是国家把可再生能源 用广泛 。MM5模式是比较成熟的中尺度模式，能 [6-10] 作为可替代能源战略发展的必由之路。而且，海上 够较准确模拟各种地形的风场分布 ，在我国沿海 风能资源相比陆地具有很多优点：海面粗糙度小， 风能资源数值模拟中也得到了广泛应用，验证了其 [11-13] 风速大，有利于增大机组容量；海上湍流强度小，具 对沿海地区风能资源的模拟能力 。本文在MM5 有稳定的主导风向，有利于减轻风机疲劳；海上风 模式的基础上，加入了能更好的处理海陆边界的小 切变小，可降低塔架高度。另外，在海上开发利用 尺度Calmet模式，将MM5模拟结果作为Calmet模式 风能不涉及土地征用、噪声扰民等问题，对天津这 的初始场，并使用高精度SRTM3数据，对天津沿海地 样人口比较集中，人均面积相对较小、濒临海洋的 区进行了为期1年的数值模拟，得到了1km×1km的 地区，合理开发和充分利用海上风能资源具有重要