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2012-08-14 來(lái)源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):1384
根據(jù)測(cè)風(fēng)塔的觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn),整個(gè)海陵島秋季以北北東和東北風(fēng)為主;冬季以東北風(fēng)為主;春季以東南東和東南風(fēng)為主;夏季以南風(fēng)和南南西風(fēng)向?yàn)橹鳌8鶕?jù)7 個(gè)測(cè)風(fēng)塔的觀測(cè)資料,統(tǒng)計(jì)了各月的月平均風(fēng)速(表2)。從表中可以看到,整個(gè)海陵島的月平均風(fēng)速以冬季最大;1 ~ 5 號(hào)塔夏季的平均風(fēng)速次之,6 ~ 7 號(hào)塔則是秋季的風(fēng)速小于冬季;最小的月平均風(fēng)速值1 ~ 3 號(hào)塔出現(xiàn)在秋季,4 ~ 7 號(hào)春季最小。
表2 測(cè)風(fēng)塔各月平均風(fēng)速(m/s)
4模擬結(jié)果與分析
4.1 海陵島風(fēng)能資源數(shù)值模擬結(jié)果
采用WRF/CALMET 模式系統(tǒng)對(duì)廣東海陵島2003 年10月和2004 年1、4、7 月的風(fēng)能資源數(shù)值模擬結(jié)果表明(圖3-4),在數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的一年中,海陵島2004 年1 月風(fēng)能資源最豐富,全島范圍內(nèi)距地面60m 高度上,月平均風(fēng)速6.9m/s~8.7m/s,月平均風(fēng)功率密度235w/m2~526w/m2 ;2004年4 月海陵島風(fēng)能資源最小,全島范圍內(nèi)距地面60m 高度上,月平均風(fēng)速4.3m/s~5.1m/s,月平均風(fēng)功率密度86w/m2~126w/m2。從風(fēng)能資源的總體分布來(lái)看,在如圖3-4 的整個(gè)數(shù)值模擬區(qū)域內(nèi),風(fēng)能資源從東南到西北逐漸減小,也就是說(shuō)海陵島面向中國(guó)南海一側(cè)的風(fēng)能資源比面向大陸一側(cè)的風(fēng)能資源好。2004 年1 月整個(gè)數(shù)值模擬范圍內(nèi)的風(fēng)能資源變化率最大,月平均風(fēng)速5.6 m/s ~ 9.0m/s,月平均風(fēng)功率密度141 w/m2~574w/m2 ;2004 年4 月的風(fēng)能資源變化率最小,月平均風(fēng)速4.1 m/s ~ 5.1m/s,月平均風(fēng)功率密度70 w/m2~130w/m2。
1 月是北半球的冬季代表月,亞洲大陸為反氣旋控制,勢(shì)力強(qiáng),海陵島地處冷高壓南側(cè),受東北氣流影響,盛行東北季風(fēng),風(fēng)速最大;4 月,華南處于冬季風(fēng)向夏季風(fēng)的過(guò)渡季節(jié),盛行風(fēng)向零散,此時(shí)在華南北部以冬季風(fēng)為主,而在華南中南部包括海陵在內(nèi)則以東南風(fēng)為主,天氣系統(tǒng)勢(shì)力不強(qiáng),風(fēng)速也比較小,7 月與1 月形勢(shì)相反,以偏南風(fēng)為主;10 月由夏季風(fēng)向冬季風(fēng)轉(zhuǎn)變,影響海陵島的主要天氣系統(tǒng)對(duì)海陵島的作用也不強(qiáng)。
具有開(kāi)發(fā)潛力的風(fēng)能資源主要分布在海陵島西南部、中部和東部的山頂上。
4.2 模擬誤差分析
通過(guò)雙線性內(nèi)插,將月平均風(fēng)速的模擬值插值到測(cè)風(fēng)塔位置上,得到各測(cè)風(fēng)塔位置和測(cè)風(fēng)塔最高觀測(cè)層上模擬值與觀測(cè)值的相對(duì)誤差(表3)。可以看出,3 號(hào)塔處的月平均風(fēng)速模擬值的相對(duì)誤差最小,相對(duì)誤差變化范圍2.91% ~ 9.84%;其次是4 號(hào)和5 號(hào)塔,除2004 年1 月以外,相對(duì)誤差變化范圍0.58% ~ 7.41% ;7 號(hào)塔春季和夏季月平均風(fēng)速模擬誤差很小,1.89% ~ 4.90%,但冬季和秋季誤差很大,16.10% ~ 20.17%。
3 號(hào)塔位于海陵島西北239m 高山體的頂部,周圍地勢(shì)開(kāi)闊,沒(méi)有任何地形和障礙物的遮擋,對(duì)局地風(fēng)環(huán)境的特征有較好的代表性。由于WRF/CALMET 模式系統(tǒng)的水平分辨率是200m×200m,每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的模擬風(fēng)速值代表每個(gè)200m×200m 面積區(qū)域的平均風(fēng)速,而3 號(hào)塔所處的位置在200m×200m 面積區(qū)域內(nèi)相對(duì)平坦,風(fēng)速分布均勻,因此風(fēng)能資源的模擬誤差相對(duì)就小。
4 號(hào)和5 號(hào)塔位于海陵島與大陸連接的海邊,地勢(shì)開(kāi)闊平坦。從理論上講,WRF/CALMET 模式系統(tǒng)在此地區(qū)的風(fēng)能資源數(shù)值模擬誤差應(yīng)該相對(duì)較小。但是,在2004 年1 月的天氣背景條件下,整體地面風(fēng)速較大,這必將造成海面風(fēng)浪加強(qiáng),從而造成地表粗糙度加大。而目前本文在WRF/CALMET 模式系統(tǒng)中還沒(méi)有考慮海面粗糙度隨風(fēng)速變化因素,只是將海面等同于平靜水面。因此,本文4 號(hào)和5 號(hào)塔位置處2004 年1 月的平均風(fēng)速模擬值明顯偏大。
7 號(hào)塔位于海陵島西部高度172m 山體南側(cè)的山坳里, 塔基座海拔高度49m,7 號(hào)測(cè)風(fēng)塔東南方向面對(duì)大海、地勢(shì)開(kāi)闊,其它方向均被山體阻擋。因此從表3 中看出,春季和夏季盛行東南風(fēng)時(shí),月平均風(fēng)速模擬誤差較小,1.89% ~ 4.90% ;而秋季和冬季盛行北偏東風(fēng)時(shí),月平均風(fēng)速模擬誤差就很大,16.10% ~ 20.17%。因此,說(shuō)明本文風(fēng)能資源數(shù)值模擬的精細(xì)化程度還不能很好地滿足如此復(fù)雜地形條件下的風(fēng)場(chǎng)評(píng)估要求。
表4 列出了7 個(gè)塔位置處各月風(fēng)速Weibull 分布A、K值模擬的相對(duì)誤差。可以看出,7 個(gè)塔位置處4 個(gè)月的模擬K 值相對(duì)誤差都比較小,最大值在2 號(hào)塔,7 月K 值模擬相對(duì)誤差為10.53%,除此之外,其他K 值模擬相對(duì)誤差均在10% 以內(nèi),說(shuō)明WRF/CALMET 模式系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速Weibull 分布形狀的模擬較好,即模擬風(fēng)速值與觀測(cè)風(fēng)速值的變化范圍是一致的。
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