基于WRF與CFD模式結(jié)合的風(fēng)能資源數(shù)值模擬研究

【摘要】：風(fēng)能是一種清潔可再生且儲量很大的能源,風(fēng)力發(fā)電是具有很大發(fā)展?jié)摿Φ某墒斓目稍偕茉醇夹g(shù),現(xiàn)在越來越受到世界各國的高度重視,并得到廣泛的開發(fā)和應(yīng)用。近年來,我國致力于大規(guī)模的風(fēng)電開發(fā),風(fēng)電裝機(jī)總量已躍居世界第一。但是由于電網(wǎng)對風(fēng)電消納能力的不足,制約了我國風(fēng)電的快速發(fā)展。為此,2011年國家發(fā)改委號召我國內(nèi)陸地區(qū)積極開展分散式風(fēng)電開發(fā)。本文的研究目的是探索可為地方政府制定分散式風(fēng)電開發(fā)規(guī)劃服務(wù)的風(fēng)能資源數(shù)值模擬方法。 本文采用中尺度數(shù)值模式WRF與法國CFD模式Meteodyn WT相結(jié)合的方法(WRF/WT),設(shè)置兩種數(shù)值模擬方案,開展了廣東省海陵島地區(qū)03年9月1日——04年8月31日水平分辨率100m×l00m的風(fēng)能資源數(shù)值模擬實驗研究,并對比WRF與丹麥微尺度風(fēng)能資源模擬軟件WAsP結(jié)合的模式系統(tǒng)(WRF/WAsP)的模擬結(jié)果,研究中尺度與小尺度模式相結(jié)合的數(shù)值模擬方法對復(fù)雜地形風(fēng)能資源數(shù)值模擬的適用性,探索其服務(wù)于分散式風(fēng)電開發(fā)發(fā)展規(guī)劃制定的可行性。 結(jié)果表明WRF/WT模式系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)雜地形風(fēng)能資源數(shù)值模擬評估是可行的,它可以在沒有測風(fēng)塔觀測或者測風(fēng)塔資料較少的情況下,得到高分辨率的區(qū)域風(fēng)能資源分布,為分散式風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃的制定和風(fēng)電場前期建設(shè)的選址提供科學(xué)依據(jù)。中尺度模式與CFD模式結(jié)合的數(shù)值模擬方法對區(qū)域風(fēng)能資源分布趨勢的模擬比單純應(yīng)用CFD模式更準(zhǔn)確；(?)PRF/WT模式系統(tǒng)在制作區(qū)域精細(xì)化風(fēng)能資源分布圖譜上更具有優(yōu)勢；WRF/WT模式系統(tǒng)對地形平坦區(qū)域的風(fēng)能資源參數(shù)分布模擬的準(zhǔn)確率與WRF/WAsP相當(dāng)；WRF/WT模式系統(tǒng)在風(fēng)速頻率分布不滿足Weibull分布的情況下和陡峭地形條件下,相對WRF/WAsP有明顯優(yōu)勢。由于中尺度數(shù)值模式的模擬誤差對最終模擬結(jié)果起關(guān)鍵作用,需要進(jìn)一步研究根據(jù)現(xiàn)有氣象觀測資料對中尺度近地層模擬風(fēng)場的誤差訂正方法。此外,中尺度模式與CFD模式的銜接技術(shù)方法也是需要深入研究的課題。 【關(guān)鍵詞】：中尺度數(shù)值模式 CFD模式 復(fù)雜地形 風(fēng)電場微觀選址 分散式風(fēng)電開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TK81
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)能資源評估技術(shù)進(jìn)展12-17
• 1.2.1 區(qū)域風(fēng)能資源的評估12-14
• 1.2.2 風(fēng)電場開發(fā)的風(fēng)能資源評估14-17
• 1.3 研究目的和主要內(nèi)容17-18
• 第二章 模式介紹18-28
• 2.1 WRF模式18
• 2.2 METEODYN WT模式18-26
• 2.2.1 動力方程及求解18-22
• 2.2.2 地面條件22-23
• 2.2.3 模式初始場條件23-25
• 2.2.4 網(wǎng)格生成25-26
• 2.3 WAsP模式26-28
• 第三章 數(shù)值模擬方案設(shè)計28-36
• 3.1 數(shù)值模擬實驗區(qū)介紹28-30
• 3.2 METEODYN WT模擬區(qū)域設(shè)置30-31
• 3.3 WRF/WT31-33
• 3.4 WRF/WAsP33-34
• 3.5 風(fēng)能參數(shù)數(shù)值模擬結(jié)果檢驗方法34-36
• 第四章 Meteodyn WT復(fù)雜地形數(shù)值模擬效果分析36-48
• 4.1 定向計算結(jié)果分析36-37
• 4.2 METEODYN WT模擬效果檢驗37-40
• 4.3 不同大氣穩(wěn)定度條件下的METEODYN WT應(yīng)用研究40-48
• 4.3.1 不同大氣穩(wěn)定度條件下風(fēng)速垂直變化研究40-42
• 4.3.2 基于WRF模式結(jié)果的大氣穩(wěn)定度判斷42-48
• 第五章 WRF/WT數(shù)值模擬結(jié)果與分析48-78
• 5.1 WRF模式模擬效果檢驗48-60
• 5.1.1 形勢場的模擬效果檢驗48-55
• 5.1.2 WRF模式對于降水量模擬的檢驗55-56
• 5.1.3 WRF模式風(fēng)速和風(fēng)向模擬結(jié)果檢驗56-60
• 5.2 WRF/WT模式系統(tǒng)模擬結(jié)果分析60-76
• 5.2.1 Meteodyn WT模式與WRF/WT模式系統(tǒng)模擬結(jié)果的對比檢驗61-62
• 5.2.2 三種模擬方法對比62-76
• 5.3 WRF模擬結(jié)果的訂正試驗76-78
• 第六章 結(jié)論與討論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 致謝83-84
• 作者簡介84

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