海上风资源时空特性研究-中国水利水电科学研究院学报.PDF

第12卷 第2期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.12 No.2 2014年6月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research June，2014 文章编号：1672-3031（2014）02-0155-07 海上风资源时空特性研究 符 平，秦鹏飞，张金接 （中国水利水电科学研究院 北京中水科水电科技开发有限公司，北京 100038） 摘要：海上风况优于陆上，但海上气象要素直接观测较为困难，很难获得海域内准确、长期、大范围的完整实测 资料，而在进行海上风资源评估时通常需要考虑海上风资源时空特性的影响。本文根据江苏响水海上测风塔和滩 涂测风塔的实测风资料，对海上风资源的时间分布特点、风速垂直分布规律和水平代表距离进行了分析研究，可 为海上风资源评估和海上风电场建设提供参考。 关键字：海上风资源；时空特性；风切变指数；代表距离 中图分类号：TK81 文献标识码：A doi：10.13244/ki.jiwhr.2014.02.007 1 研究背景 海上风况优于陆上，对拟开发海域进行准确的风资源评估，应首先搞清楚该海域的风况情 况，了解海上风的变化规律及特征。根据海上风资源的特点，在进行风资源评估时需要考虑以下 因素的影响：（1）气温/水温对近海风速的影响；（2）潮位变化对风速垂直分布的影响；（3）海上风 的代表范围；（4）海上风廓线的分布规律。海上气象要素直接观测较为困难，很难获得海域内准 确、长期、大范围的完整实测资料，沿海陆地气象站所测风速受地面粗糙度、地形地貌热效应和 大气稳定度以及潮汐、波浪和水深分布等因素影响，所测结果与海上风况存在较大差异，因此在 沿海地区风特性研究方面所开展的工作较少，主要是基于单点测风数据进行的统计特征分析和沿 ［1-2］ 海地区风资源宏观分析 。随着海上风电的发展，近年来海上测风塔的建设数量逐渐增多，海上 风资源特性也逐渐得到了详细的研究，如海陆风速衰减规律，周期性海风的形成机理、规律及范 围，海面粗糙长度与海浪之间的关系，潮汐对海上风速变化的影响，海面热效应对海上风流稳定 ［3-8］ 性的影响等 ，这些研究在宏观上揭示了沿海地区风资源的部分特性，但受测点分散且测点布置 无规律的限制，且影响大气运动的因素很多，不同海域风的特性差别明显，这些研究得到的结论 多数是以定性为主。海上风资源的空间特性和分布规律是影响海上风资源评估的重要因素，在目 前研究工作中很少涉及，本文根据响水海域2座海上测风塔和2座滩涂测风塔的实测数据，对海上 风资源的时间分布特点和空间分布规律包括垂直分布规律和水平代表范围进行了详细的分析研 究，以期为海上风资源评估和海上风电开发提供有益参考。 2 海上测风数据 2.1 测风塔信息 为开发江苏响水海上风电场，2008年在江苏响水近海海域建设了2座海上测风 塔、水深5~ 10m，距离海岸距离3~5km，塔高70m，两座测风塔相距27.6km，每座测风塔均安装 了两套测风仪器，并在滨海04测风塔上安装了海洋观测设备，同时沿海滩涂上建有5座测风塔，各 测风塔的分布位置如图1所示。 收稿日期：2013-07-19 基金项目：中国水利水电科学研究院专项（监集1319） 作者简介：符平（1975-），男，湖南永顾人，博士，高级工程师，主要从事海上风电及基础技术研究。 E-mail：fuping@ — 155 — 海上风资源时空特性研究 符 平 秦鹏飞 张金接 图1 响水滩涂、海上测风塔位置 在进行海上风资源时空特性分析时主要参考了2座海上测风塔、2座陆上滩涂测风塔（分别是滩 涂01测风塔和5002测风塔）的整一年现场测风数据，选取时间段为：2008年7月—2009年6月。 ［9］ 2.2 实测数据检验 按照规范要求 ，对开山岛02测风塔、