PDF《资源评估方法研究》

基于中尺度大气模型及 CFD 技术的高分辨率复杂地形风 资源评估方法研究 马文通

1 ;

林毅

2 ;

杨永锋

3 ;

李凯

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上海电气风能有限公司上海

200241 2.上海电气电站集团上海

200240 3. 中电投电力工程有限 公司上海 200233) 摘要:复杂地形风力发电场宏观选址过程中,在缺少实测数据的情况下寻找风资源丰富的开发区域, 对提高风电场的盈利能力具有重要的现实意义,确保风资源评估的准确可靠是确定风力发电场投资 收益的重要前提.单纯的中尺度数据和实测数据受地形复杂程度的影响,缺乏代表性或代表区域受 到限制. 针对风电场开发前期有效数据匮乏的情况, 采用大气模型进行中尺度风资源计算, 结合 CFD 技术对中尺度计算结果进行降尺度再分析,获得高分辨率的大范围风资源评估结果,并对不同分辨 率下的风资源评估结果进行对比分析.实例分析表明,基于大气模型的高分辨率风资源评估新方法 的计算精度可以满足复杂地形风电场宏观选址的工程需要,拓宽了风资源评估的途径,可为复杂地 形风电场的宏观选址提供参考. 关键词:风资源评估;

风能;

大气模型;

计算流体动力学 High-resolution Wind Resource Assessment Method base on Atmospheric Model Integrated with CFD Technology Ma Wen-tong1 , Lin Yi2 , Yang Yong-feng3 , Li Kai1 1. Shanghai Electric Windpower Co., Ltd., Shanghai

200241 2. Shanghai Electric Power Generation Group, Shanghai

200240 3.CPI Power Engineering Co., Ltd., Shanghai

200233 Abstract: During the process of Macro-sitting in complex terrain, how to look for wind resource rich area without real measured wind data is very important to improve the profitability of wind farms. The investment income of one wind farm is based on the accurate and reliable wind resource assessment. Generally meso data at one grid point or real measured wind data at someone location doesn'

t have a good representative for a large size region because of impact of complex terrain. Under the condition of lack of effective wind data, using atmospheric model and integrating CFD technology to do downscaling computation to get high resolution wind resource map for large size region and to do comparison the different wind resource assessment results based on different computation resolutions. The real case displays that the accuracy of high-resolution wind resource assessment method of the atmospheric model integrated with CFD technology can satisfy the macro-sitting in practice and this method provides another new choice for wind resource assessment in complex terrain. Key words: wind resource assessment;

wind energy;

Atmospheric model;

CFD

0 引言 以往对大范围风资源普查基本上是基于对风资源资料的收集、当地居民走访,凭借一定的原则 和经验,进行风电场的宏观选址;

经过至少一年的立塔测风后,确定前期选定的场址是否具有开发 价值.传统风资源普查方法具有较强的主观性,存在时间和资金浪费的风险.随着风电开发热点由 三北风资源丰富的大风电基地转向地形复杂和风资源相对匮乏的地区,风电场开发难度和盈利风险 增大,迫切需要提高大范围风资源评估的精度和速度. 随着计算机技术的迅速发展,通过结合大气动力学理论和数值计算的发展成果,中尺度模式模 拟系统在世界范围广为使用[1-14],在一些发达国家已进入实时运行阶段[15-23],中尺度数值模式在 风能评估中逐渐得到应用.文献[24]采用 TAPM 气象模式对上海地区风场进行评估,利用同步的气 象站观测资料对风速模拟结果进行订正处理,得到了分辨率为 3km 的上海全年平均风速和风功率密 度分布信息. 文献[25]应用卫星遥感反演出地形、 地貌特征, 融合地理信息数字高程数据, 基于 GUIDE 简单模式在三维地形上进行风场的数值模拟和分析,用以进行风电场宏观选址. 在复杂地形中,风资源分布受地形影响,局部气候差异较大,测风塔代表区域有限,难以准确 评估风资源分布.采用中尺度大气模式可以考虑局部气候差异的影响,但受到中尺度模式分辨率较 粗的限制,中尺度大气模式无法考虑到微观地形的影响;