威海区域风能资源动力降尺度模拟研究
摘要
利用中尺度数值模式MM5和CALMET气象风场模块对威海区域风能资源进行动力降尺度模拟研究,结合威海区域测风塔、自动气象站等同期测风观测资料,对比分析了不同高度风能参数数值模拟与实际观测之间的相对误差,得到该区域不同高度1km×1km的风能资源分布状况.(1)从测风塔和自动站实测值与模拟值对比分析结果来看,动力降尺度方法可以较好地模拟出山东省近海和沿海地区近地层实际风场特征,模式对该地区近地层的模拟能力较强,模拟结果可应用于该地区的风能资源评估.(2)70m高度年平均风速从乳山中部地区向成山头东北海面逐步增大,呈现出明显的东北-西南方向的风速梯度,年平均风速梯度近似平行于海岸线,成山头附近平均风速最大,超过7.4m/s,北部沿海年平均风速一般在7.0m/s左右,南部沿海年平均风速较小,乳山沿海年平均风速在6.4m/s以下,南海岸年平均风速沿垂直于海岸向内陆衰减的速度明显大于北海岸,内陆受地形的影响,风速变化较乱,没有明显的变化规律,海面下垫面单一,风速梯度明显.70m高度年平均风功率密度的变化规律与年平均风速一致.年平均风功率密度变化梯度较小,北部沿海平均风功率密度一般在400W/m2左右,成山头附近可达到450W/m2以上,南部沿海较小,一般在300W/m2左右,北部和东部近海海面上年平均风功率密度达到420W/m2以上,南部近海海面上也可达到350W/m2左右,威海中东部内陆年平均风功率密度达到300W/m2以上,乳山内陆和沿海地区较小,在300W/m2以下.年平均风功率密度从乳山中部向成山角东北海面逐渐增大.70m高度威海北部和东部沿海年有效小时数一般在7600h左右,南部沿海略少,乳山沿海低于7500h,海面上年有效小时数变化较小,内陆有效小时数随地形变化显著,没有明显的变化规律,威海内陆有效小时数较高,可达到7700h以上.研究结果表明:动力降尺度方法可用于较高分辨率的风能资源数值模拟,可作为区域风能资源评价分析的有效手段.