风能简介

风能是当今世界上正在进一步广泛开发的能源。风能是太阳能的一种转换形式。它具有广布丰富、遍地可取、无需运输、廉价洁净等优点。 风能目前多是指用风来推动风车带动机械作功而具有的能量。据国外文献,全世界的风能约为目前全球能量总消耗量的一千倍,而地球表面可以利用的风能约为10~(12)瓦。在距地面     

论中纬度气旋中水汽和相位转换能量的估算

大气里发生的许多过程,水汽蒸发起着很大作用。水汽凝结和蒸发过程,伴随着相应的热量的释放和消耗,影响着温压场,影响着大气能量与大气动力学特征。 据近代估计大气中含有1.24×10~(16)千克的水汽,相当于0.024米的水层。从另一方面看,地球上的年平均降雨量为3.96×10~(17)千克,这相当于0.78米厚的水层。这样,大气中的水汽储存在一年之内平均要更换32次,也就是说,每十一昼夜更替一次。因为年平均水汽蒸发量等于年降水量。所以,如计算表明,蒸发时耗热(被凝结释放的热量所补偿),大约为3×10~(18)千瓦,对整个行星大气而言,平均为58瓦/米~2。 但是,大气中水汽含量的分布是不均匀的。尤其需要注意的是:水汽凝结过程,云     

江苏80m高度风能评估方法探讨

80 m轮毂高度风能评估关键问题之一是风随高度的变化规律研究,目前以最小二乘法、常规常参数方法最具代表性,但两者对高空风能的评估结论差异可能较大.使用幂常数指数方案,江苏省80 m高空陆上风能储量达到7.39×1010 W,可开发量为0.59×1010 W,而使用最新的最小二乘技术对江苏省80 m高空风能评估表明,陆上风能储量达到13.54×1010 W,可开发能量为1.07×1010 W,全省陆上和近海的可开发风能储量可达到4.29×1010 W,约为常规常参数方法计算结果的1.8倍.两种高空风能的评价结果均表明,江苏省风能资源丰富,沿海地区和近海具有巨大的风能储量,有很大的开发利用前景.     

青藏高原中部聂荣半干旱草地夏季近地层能量平衡与输送分析

利用青藏高原中部聂荣地区草地下垫面2014年7~8月近地层气象要素梯度观测及湍流观测数据,分析讨论了该地区观测期间的基本气象要素特征、能量平衡特征以及能量输送特征,主要结论如下:(1)向下、向上短波辐射和净辐射日变化规律一致,向下、向上长波辐射日变化平缓。反照率呈"U"型分布,早晚大,中午小,聂荣夏季地表平均反照率为0.20。(2)在夏季白天,聂荣地区净辐射大部分以潜热的形式加热大气。考虑了土壤浅层热储存和垂直运动引起的平流输送后,能量闭合率由0.65提高到0.80,闭合率有显著的提高。(3)在不稳定层结下,动量总体输送系数CD平均值为4.7×10~(-3)和热量总体输送系数CH平均值为3.5×10~(-3);在稳定层结下,CD平均值为3.4×10~(-3),CH平均值为1.8×10~(-3);C_D和C_H在近中性层结下的平均值分别为4.30×10~(-3)和2.39 10~(-3)。     

江苏省风电资源的调峰能力评估

利用RegCM3区域气候模式模拟了江苏省不同离地高度的风能密度,分析了在电网用电高峰期(调峰期)的风能密度的分布特征.分析表明:陆地上调峰期的风能密度明显大于平均密度,近海海面上差异则不如陆地;夏季陆地调峰期的优势明显大于冬季.在选择风力电场位置时,若仅考虑风能资源总量,江苏省近海海面有明显的优势,但若加上并网发电的效率因素,考虑日用电高峰期的风能输出功率,则苏南(太湖附近)与沿海海面具有相近的开发潜力.     

黑龙江省极端最低气温对风电工程的影响评估分析

1引言风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大,全球风能资源总量约为2.74×10^9MW,其中可利用的风能为2×10^7MW。中国风能储量大、分布面广,仅陆地上的风能储量就有约2.53×109KW,开发利用潜力巨大。黑龙江省属中温带、寒温带大陆性季风气候,风能资源非常丰富,目前正在积极开发利用风能资源。     

中国CH_4排放量的估算

1987—1989年用自动连续采样分析设备对杭州地区的稻田CH_4排放进行了三年连续观测,1988—1990年用定期采样、分析方法对四川乐山地区的稻田CH_4排放进行了三年观测.发现稻田CH_4排放率有很大的日变化、季节变化和年际变化,这些变化主要是由土壤特性、水稻生长状况以及气象条件的变化造成的.不同地区稻田CH_4排放率差别很大,变化规律也不同,这种差别主要是由土壤特性,水稻品种及气候条件的差别造成的.根据现有观测资料,估计中国稻田CH_4年排放总量为17×10~(12)g.对沼气池的CH_4泄漏进行了三年系统观测研究,发现沼气池泄漏变化范围很大,但泄漏量总起来都很小,中国1000万个沼气池不构成大气CH_4的重要源.根据沼气池的泄漏估计了农村堆肥的CH_4排放量为3.2×10~(12)g/a;根据城市、稻田附近和沙漠地区大气CH_4浓度的测量结果推算了城市CH_4排放量;根据反刍动物消耗食物总量估计了反刍家畜的CH_4排放量;根据瓦斯排放资料估计了煤矿CH_4排放量;根据文献资料估计了中国天然湿地的CH_4排放量.最后估计了中国各种源的CH_4排放总量及未来变化趋势.1988年中国CH_4排放总量为40×10~(12)g,其中一半以上来自稻田.2000年中国CH_4排放总量可达45×10~(12)g,主要是反刍动物和煤矿排放量增加.     

江苏省风能资源重新估算与分布研究

利用1971—2000年江苏省67个台站的多气象要素资料,挑选风能资源评估的代表年,重新计算江苏省风能资源状况,发现与上世纪80年代全国风能评估结果以及90年代的评估结果有很大差异,全省风能总储量估算为3.03×1010W,实际可开发量约为0.24×1010W。风能资源在江苏沿海和海岛比较丰富,是未来开发的重点区域,而在绝大部分内陆地区风能贫乏,贫乏区占据全省的92.2%。     

广西北部湾沿海风能资源利用效益的测算

北部湾位于广西南部海域,风能资源比较丰富,年风能值大都在600～2000千瓦小时/米~2,年有效风速频率在50％以上,有一定开发利用价值。本文以北部湾沿海及岛屿为研究对象,对风能资源利用效益进行测算,同时就风能变化规律作了初步探索。 一、风能资源利用效益的测算 所谓风能资源利用效益,是以某地年(月)有效风能,通过风力机转化后输出的电能或机械能实值来表示的,如风力机提水则以提水量实值表示。为了统一和对比,本文设定风力机风轮直径1米,塔架高度10米,     

青藏高原臭氧谷极端事件的定义及其特征

利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料,定义了青藏高原臭氧谷(Ozone Valley over the Tibetan Plateau,OVTP)极端和普通强(弱)事件,并讨论了其特征。结果表明:1) OVTP极端强事件在夏秋季节多发,10月最多,频率达2. 0%; OVTP普通强事件在春夏季多发,7月最多,频率达1. 7%。OVTP极端弱事件在秋冬季多发,12月最多,频率达3. 8%; OVTP普通弱事件在冬季多发,1月最多,频率达2. 0%。2) OVTP极端强事件出现频率显著增加(0. 004%·a~(-1)),极端弱事件出现频率显著减少(-0. 015%·a~(-1))。OVTP普通事件的变化均不显著。3) OVTP极端强事件的面积和强度均在秋季最大,10月达到最大值,面积为4. 3×10~5km~2,强度为1. 5×10~5t; OVTP普通强事件的面积和强度均在夏季最大,7月达到峰值,面积为1. 7×105km~2,强度为4. 1×10~3t。OVTP极端弱事件的面积和强度在春夏较小,4月达到最小值,面积为3. 2×10~4km~2,强度为1. 1×10~2t; OVTP普通弱事件的面积和强度在春夏秋均较小,4月和10月达到极小值,4月面积为2. 5×10~4km~2,强度为68 t,10月面积为2. 2×10~4km~2,强度为97t。4) OVTP极端和普通强事件的面积(强度)均呈显著增大(增强)趋势,极端强事件的面积达2. 5×10~2km~2·a~(-1),强度达2. 5×10~2t·a~(-1),普通强事件的面积达4. 5×10~2km~2·a~(-1),强度达4. 5 t·a~(-1)。极端和普通弱事件的面积(强度)均呈显著减小(减弱)趋势,极端弱事件的面积达-1. 7×10~4km~2·a~(-1),强度达-7. 0×10~3t·a~(-1),普通弱事件的面积达-2. 3×10~3km~2·a~(-1),强度达-2. 7×102t·a~(-1)。     

巴彦淖尔市乌拉特高原风能资源分析

利用巴彦淖尔市乌拉特高原海流图(1971—2002年)、乌兰(1959—1979年)、虎勒盖尔(1958—1969年)、前达门(1961—1988年)、海力素(1970—2002年)、塞乌素(1974—2002年)6个气象站多年的逐日逐时测风资料,根据各年平均风速的大小,从中选出每个站3个代表年份,即接近历年平均风速年,平均风速最大年,平均风速最小年。分别计算18个代表年份的年平均风功率密度、有效风功率密度、各风向能量频率、有效风速小时数,通过对这些参数分析得出乌拉特高原大部地区风能资源丰富,达到开发标准,这为开发本地风能资源提供了有价值的参考数据。     

雷暴下金属尖端放电所致空间电荷层分布的数值计算

本文用一个二维时变轴对称模式,在地面金属尖端电晕放电条件下,数值计算了强雷暴下从地面至300米高度大气中电场和电荷密度的时空分布,讨论金属尖端放电对电场的抑制作用.结果指出:当初始电场为9000伏/米,气溶胶粒子浓度为10~(10)个/米~3时,电晕放电10秒后,电晕电流密度减小到初值的1/70,34秒达稳定值约为0.6×10~(-9)安/米~2,是初值的1/130.电荷密度不小于0.2×10~(-9)库/米~3的电荷层可垂直扩展到200米高度,径向扩展到80米以外.尖端高度以下有较高的电荷密度(约10~     

连州风能资源的评估

利用区域气象站、气象观测站的测风资料和国家相关标准,计算分析连州市的各项风能资源参数,对连州市风能资源的时空变化进行评估,结果表明:2017年平均风速、风向与历年平均风速、风向基本一致,可认为2017年基本为平风年,可以反映连州地区长期的风的特征,具有可用性、代表性。连州市南部、东北部风能资源较丰富,80m高度平均风速达到3m/s以上,平均风功率密度为62.0~139.9W/m^2,有效风功率时数5761~5969h,占65.8%以上,有效风速频率高达64.8%,风能频率占71.8%以上,从长年代估计,雷达站和山塘附近区域的风能资源等级为1级,有利于开发低风速型风电场。西北部、东部的风能资源较为贫乏,平均风速小,风功率密度低,有效风功率时数少,风能开发价值低。     

CMIP5耦合模式对青藏高原冻土变化的模拟和预估

利用第五次耦合模式比较计划(CMIP5)多个模式的模拟结果,对比再分析资料和青藏高原(下称高原)冻土图,评估了模式对当前(1986-2005年)高原冻土的模拟能力。在此基础上应用多模式集合平均结果,预估了未来不同典型浓度路径(RCPs)情景下高原地表层多年冻土的可能变化。结果表明:CMIP5耦合模式对高原冻土有一定的模拟能力,采用SFI地面冻结指数模型计算的当前地表层多年冻土分布与高原冻土图有较好的吻合,1986-2005年高原地表层平均多年冻土面积为127.5×10~4km~2;多模式集合预估结果显示,高原地表层多年冻土呈现区域性退化趋势,高原东部、南部及北部边缘地区冻土带退化较为明显,有从外围向西北部多年冻土区逐步退化的趋势,RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下未来50年地表层多年冻土面积分别减少约23.9×10~4km~2(20.8%)、33.5×10~4km~2(27.7%)、25.6×10~4km~2(21.1%)和43.5×10~4km~2(35.3%),到21世纪末期不同情景下多年冻土面积分别约为为91.4×10~4km~2、70.9×10~4km~2、72.8×10~4km~2和41.7×10~4km~2。     

四川省茂县风能资源初步分析

采用1971~2000年气候整编资料数据,初步分析了茂县的风能资源状况。结果表明:(1)由于特定的地理地形条件所致,其风能资源在四川为最大值地区之一,在横断山地区也为最大值地区之一。虽然年平均风能密度仅为27.44 W/m2(县气象局观测资料计算)。但当地风具有一年四季风速较大、风向稳定、定时起风等特点,其风能应具有较大的开发利用价值。(2)茂县的风有如下特点:一年四季都有风,冬春季最大(12月~次年5月平均风速达4.1m/s),秋季次之(10~11月平均风速达3.6m/s),夏季最小(6~9月平均风速达3.4m/s),以3月最大,平均风速达4.6m/s,以9月最小,平均风速只有3.2m/s。据茂县局3次观测的2分钟的平均风速来看,早上多为静风,在这种情况下多年平均风速仍然达到了3.8m/s,为全省最大。(3)根据茂县本站的风观测资料计算该县属于风能资源较贫乏地区,但该县由于地形复杂,县气象局观测资料不能完全代表该县的特殊风能分布情况,需要在实地调查的基础上,选择风速较大的地区建立风能观测点积累风能实测资料,为该县开发风能资源造福当地人民提供更科学、更具有说服力的数据。      

黑河下游鼎新戈壁近地层能量输送及微气象特征

利用在甘肃酒泉金塔地区进行的"绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究"野外试验2005年5月16~21日的加强期观测资料,计算并分析了鼎新戈壁下垫面地表辐射平衡、地表能量平衡、地表空气动力学粗糙度、地表反射率以及动量、热量总体输送系数等物理量的变化特征,得到了鼎新戈壁下垫面近地层能量输送及微气象特征:(1)在5月份晴天天气下,太阳辐射各分量表现出了标准的地表辐射平衡的日循环形态,总辐射峰值可达1000 W.m-2以上;净辐射峰值达到526 W.m-2。(2)能量平衡各项都具有明显的日变化规律;白天感热通量最大值可达到400 W.m-2,潜热通量比感热通量小两个量级,地热流量峰值可达100 W.m-2以上;在下午和夜间存在负的水汽输送现象。(3)在中性条件下:z0=1.44×10-3m,CDN=2.1×10-3,CHN=1.8×10-3。(4)5月份地表反射率为0.217,反射率日分布大致呈"U"型。     

基于高分辨率资料的湿螺旋度指标及其对成都强降水的预报应用

为了更好的提高成都地区(30.1°N-31.5°N,103°E-104.9°E)强降水的预报准确率,利用国家气象中心(T639)高分辨预报场(0.28°×0.28°)资料以及加密自动站降水量资料对成都地区2011-2012年汛期(7-9月)共计15例强降水个例进行湿螺旋度指标的统计分析,分别归纳总结出3 h、24 h内强降水发生、发展及落区分布的判据。利用这些判据对2013年6月20日以及7月8日发生在成都地区的两例强降水过程进行检验,同时根据这些判据对成都2013年6-8月强降水过程进行检验评分并投入业务试应用。结果表明,低层湿螺旋度对成都区域性暴雨的预报准确率较高。700 h Pa和850h Pa湿螺旋度正值区的分布对强降水落区分布有较好的预报效果,强降水出现在700 h Pa湿螺旋度正、负值等值线密集区(靠近正值一侧),以及850 h Pa正值区;当700 h Pa连续5~8个3 h维持在20×10-11~80×10-11Pa·s-3湿螺旋度时,出现区域性暴雨天气;当700 h Pa连续5~8个3 h维持在20×10-11~140×10-11Pa·s-3湿螺旋度时,出现区域性大暴雨天气;当不同层次上出现300×10-11~500×10-11Pa·s-3时,可能出现局地强对流天气,如大风、短时强降水等。     

江苏 80 m高度风能评估方法探讨

80 m轮毂高度风能评估关键问题之一是风随高度的变化规律研究,目前以最小二乘法、常规常参数方法最具代表性,但两者对高空风能的评估结论差异可能较大。使用幂常数指数方案,江苏省80 m高空陆上风能储量达到7.39×10¹⁰W,可开发量为0.59×10¹⁰W,而使用最新的最小二乘技术对江苏省80 m高空风能评估表明,陆上风能储量达到13.54×10¹⁰W,可开发能量为1.07×10¹⁰W,全省陆上和近海的可开发风能储量可达到4.29×10¹⁰W,约为常规常参数方法计算结果的1.8倍。两种高空风能的评价结果均表明,江苏省风能资源丰富,沿海地区和近海具有巨大的风能储量,有很大的开发利用前景。     

梅雨对大气气溶胶粒子的清除

应用Wang等的水滴碰并粒子的碰并系数和滴谱资料,计算南京地区梅雨对气溶胶粒子的清除性能。结果为:(1)冲洗系数K(ap)与降水强度Ⅰ的关系为K(ap)=A(ap)Ⅰ~b(ap)。A(ap)在ap=0.2附近有极小值3.13×10~(-s),当ap=10μm时A(ap)增大到3.54×10~(-4)。指数b(ap)取值0.79—0.85(2)一次历时2—3小时的降水,冲洗掉ap<1.0μm的粒子百分之几至千分之几。但能冲洗ap>10μm粒子的90％以上。(3)谱平均碰并系数与降水强度有微弱的关系。雨强增大10倍,该系数增减1—10％,E取值在8.5×10~(-5)到9.6×10~(-1)之间,因粒子大小不同而异。     

河西走廊风速变化及风能资源研究

利用河西走廊地区25年风速气候资料和风塔周年资料,研究了该区域近地面风速及风能的演变和分布。结果表明:河西走廊绿洲内风速下降十分明显,而其它高山站风速比较稳定,没有明显的减少趋势;风速变化具有周期振荡特点;垂直风速差由近地面向上减小,高层风速极大(小)值滞后于低层;风速随高度按自然对数规律增大,风能距地面8 m层内随高度变化迅速;该地区4~12 m/s风居多,是风能的主要贡献者;2~4月风速最大,1,5月最小;该地区风能丰富,10~70 m层内年风能储量在2200 khW/m2以上。