基于测风塔观测资料的近地层风速平面订正

利用辽宁和吉林省24座测风塔风速观测资料,应用线性回归方法对高分辨率中尺度模式近地层风速预报产品进行订正。首先通过4组不同的订正实验分析训练样本长度、样本滚动方式等对订正效果的影响,确定单点订正最佳方案,并综合线性方法在东北地区不同下垫面条件下的适用性;然后应用24座测风塔已确定的单点订正关系,尝试区域风速的平面订正,并基于剩余23座测风塔资料对全场订正效果进行评估。结果表明：训练样本的长度对订正效果影响较明显,在东北地区训练样本长度取20 d效果最佳;当训练样本长度取最优天数时,滚动系数的订正效果与固定系数的订正效果基本一致;各种下垫面通过线性订正均能取得较明显提高,其中丘陵地区效果最明显,通过订正均方根误差整体降低1.61 m·s^-1,平原地区为0.95 m·s^-1,沿海地区为0.91 m·s^-1;平面风速订正实验显示,订正关系平面外推可取得明显的订正效果,全场平均绝对误差降低0.20 m·s^-1,该方法可为订正资料匮乏区域的预报提供参考。     

河西走廊风能变化及储量

利用河西走廊地区1970~2004年风速气候资料和2004年9月至2005年8月风塔精细资料,研究了河西走廊风能资源特征。结果表明:河西走廊地区环境风速比较稳定,在气候上没有明显的减小趋势;绿洲内风速下降明显。风能分布存在区域差别,存在2个风能大值区域。全区风能普遍较高,10 m层内风能密度都在100 W/m2以上,大部分地方在150 W/m2以上,大值地带在200 W/m2以上;在10~70 m高度层风能随高度按线性关系增长,平均每升高10 m风能增加28 W/m2;70 m层普遍在300 W/m2以上。河西走廊风能存在日和年变化,2~6月是风能密集阶段;距地面10 m高度处风能在07:00前后处于低值,从08:00以后不断增大,到18:00前后达到日最大,然后逐渐减小。河西走廊年有效风速时数普遍在6000 h以上,大值区接近7500 h。     

利用10 m高度风速推算风机轮毂高度平均风功率密度

通过对华南地区27个测风塔为期1年的铁塔观测资料进行分析,发现平均风功率密度指数值均小于3倍的平均风速指数值,利用平均风速和形状参数随高度的变化的经验公式,推导出由10m风速资料推算风机可能的轮毂高度的平均风功率密度的新方法,应用该方法对现有铁塔资料进行交互拟合分析,其平均相对误差9.6%,可为无梯度测风观测站点由10m高度风速的频率分布推算风机可能的轮毂高度平均风功率密度提供参考。     

山东沿海风能资源分布特征及评估

利用山东省沿海测风塔70 m高度完整1 a的观测资料计算分析风能资源参数特征.结果表明：山东沿海地区平均风速与有效风功率密度分布特征相似,烟台沿海区域平均风速及有效风功率密度最大分别达到6.7 m/s、463.5 W/m²,沿海北部地区风能资源最为丰富,日照地区最少;受海陆风作用,春季风能资源最好,其次是冬季,夏季最差,风速最大值基本出现在14-16时;年有效风能时数及百分率分别为7 440 h、85%;风能密度分布基本以偏北或偏南方位较大.沿海区域风能资源分布特征与长年代评估结果及数值模拟结果基本一致.     

影响云南空气质量的风场特征分析

利用美国NCEP/NCAR风场再分析资料和云南高空、地面、高山风塔实测风资料,对云南地区的大气风场特征进行了分析。结果表明,云南对流层中低层大气风场常年盛行偏西气流,风向稳定,尤以西南风最多,冬-春-夏-秋四季风场变化特征明显。腾冲、思茅高空盛行风向以西风为主。云南除滇东北、滇东南和局地地形影响外,大部分地区近地面全年以盛行西南风为主。山区全年盛行风向以西南风为主。云南近地面年平均风速1.9m/s,北部大于南部,东部大于西部,冬春季风大,夏秋季风小,风速日变化特征显著。昆明地区大气边界层存在逆温现象,冬季突出,夏季微弱,秋冬春季频率高,夏季频率低。云南空气污染具有干湿季分布特点,1-5月为主要污染时段,冬春季节存在西南和东北两条污染传输通道。     

多元回归法在复杂地形风资源微尺度模拟中的应用

随着风电事业的发展,复杂地形下的风资源模拟成为一项重要的课题。利用广东沿海某海岛南部9个测风塔共22个测风高度的完整一年的测风资料及该海岛高分辨率的数字地形资料,采用地理空间因子的多元回归法进行风资源的微尺度模拟并与WASP软件的计算结果进行了比较。结果表明：（1）年平均风速与地理空间因子存在显著的相关关系;（2）模拟的年平均风速平均相对误差为3.2%,年平均风功率密度的平均相对误差为3.5%;（3）经假设检验,对无测站的地点的年平均风速模拟效果良好;（4）该方法和WASP软件计算的风资源大值区分布基本一致。     

测风塔资料质量控制及效果检验评估

本文针对择取的103座测风塔资料提出了一套完整的质量控制方案,并基于JRA-55、CRA-40等再分析资料,对测风塔资料的数据质量及质控方案效果进行检验评估。结果表明：(1)有观测数据的测风塔数目在2010—2011年时间段内为最多,有400座左右;随后测风塔数量逐年减少,直到2018年以后,仅存大约50个测风塔有观测数据;(2)对本文选取103座测风塔开展质量控制,发现绝大部分测风塔数据的缺测率、可疑率和错误率都较低,只有少数测风塔在某些观测高度处的上述三个指标较高;(3)无论是温度还是U风,测风塔资料与JRA-55再分析背景场资料的OMB结果都更接近0值,显示出相对于CRA-40再分析资料,JRA-55再分析资料在近地面气象要素重现模拟上具有一定的优势;(4)基于再分析资料对测风塔观测资料质量控制效果进行检验评估结果表明,质量控制后的温度和UV风相对于再分析资料的偏差更接近于0值,标准差减小。相较而言,质量控制后UV风偏差和标准差减小的更多,其应用效果较温度要素好。     

MM5模式及CALMET模型对甘肃酒泉地区风能资源的数值模拟

利用NCEP 1°×1°再分析资料,采用中尺度模式MM5及诊断风场模型CALMET,对2009年6月—2010年5月甘肃省酒泉地区风能资源进行了数值模拟研究。结果表明,远离山体且地势平坦的地区,模拟的风速与实测风速的误差较小,地形复杂的地区误差偏大。用于对比的10座风塔中有7座在70m高度处的相对误差基本在10%以内,3座相对误差稍大但都在20%以内。风速和风功率密度的季节变化在春季最大,冬、秋季次之,夏季最小。这种季节变化与地形地势及所受的天气系统有密切联系。在酒泉地区随着高度的增加,风速逐渐加大;在河西走廊西端和酒泉北部等海拔较低的地区风速随高度增加的趋势尤为明显。通过对模拟年度风速误差的分析,得到模拟年度在酒泉地区属于大风年,若分析酒泉地区多年平均风况,还需要对模拟结果进行订正。     

1971—2015年大连地区低风速气象特征分析

利用1971—2015年大连地区7个国家气象站的气象资料, 统计低风速条件下的累积频率、日变化、月变化和持续性等特征,分析低风速频率空间分布和年际变化特征。结果表明: (1)大连地区低风速频率较低,平均约20%,地区间差异显著,近海区域长海站最低,为8%,内陆的普兰店地区较高,达32%。(2)近45年,低风速频率呈增加趋势,大连、长海和普兰店站增加趋势显著,特别是近10年增幅更大。(3)大连站低风速频率具有显著的日变化,主要表现为白天偏低、中午时段最低,夜间高,半夜达到最高。(4)3—7月,大连地区低风速频率低;9月至次年2月较高,最大值出现在9月。(5)低风速持续时间长海站最长,持续10 h以上低风速频率达到27%,持续20 h以上接近9%,大连站低风速持续时长最短,持续4 h以下的占85%。     

WindSim软件在复杂地形风电场风能资源评估中的应用

复杂地形的风能资源评估研究对于风电事业的发展具有极为重要的意义。作者利用基于计算流体力学(CFD)方法的风能资源评估系统软件WindSim对我国复杂地形新疆托克逊县境内某风电场2007年的风资源情况进行了模拟,并将模拟结果与测风塔观测结果进行对比分析。模拟结果表明,WindSim软件对我国复杂地形地区平均风速的模拟能力比较好,10m、40 m、50 m、70 m高度的月平均风速的平均相对误差分别是12.91%、10.21%、9.68%、12.91%。同时,WindSim软件不仅可以较为准确地模拟出该区域2007年的主导风向,而且对该年的有效风速频率的模拟效果也很好。此风电场风能资源模拟试验说明,该地区具有十分丰富的可供开发利用的风能资源,进一步说明WindSim软件对我国复杂地形地区的风能资源评估工作具有很好的参考和应用价值。     

大连地区风能资源评估及分布

利用大连地区1971～2000年基本气象站和2006～2009年自动气象站风速观测资料,估算了风能的主要特征指标:风速、有效小时数、平均风功率密度、有效风功率密度。根据风能特征指标分析了大连地区风能资源状况和分布特征。结果表明:大连地区风能资源丰富,大部分地区年有效风功率密度在80W/m2以上,其中旅顺最大,为191.7W/m2,长海、大连、瓦房店都在150W/m2以上,金州为104.2W/m2,庄河、普兰店不足100W/m2。大连地区的风速有效时数大部分在4500h/a以上,其中大连、长海在6500h/a以上,旅顺、瓦房店、金州在4800～5500h/a之间。大连地区风能主要呈现沿海(海岛)大于内陆区域、南部地区大于北部地区、西海岸大于东海岸的空间分布。     

宁夏鸳鸯湖电厂空冷气象条件分析

通过在宁夏鸳鸯湖电厂建立气温、风向、风速60 m梯度及地面观测站,与邻近的灵武市气象站展开为期一年的同步观测,获得实地观测资料。利用两地同步气象观测资料进行对比分析,揭示出电厂所在地气候特点。同时结合灵武市气象站1971~2000年观测资料,采用相关性分析方法,订正得到电厂地面历年气象要素特征值。结果表明,电厂风向和风速特征明显有别于邻近的灵武市气象站。分析结果主要用于该地火电厂空冷系统的安装与安全运行。     

超短期风速预报方法研究进展

综合分析国内外风速预报相关文献,从物理方法、统计与机器学习方法、组合方法3个方面对超短期风速预报方法的研究现状进行归纳总结,对比了主要预报方法的优缺点,给出了不确定分析和误差评价指标,探讨了在超短期风速预报研究中应重点解决的问题和发展方向。     

CALMET模式不同参数化方案对江西省山地风场模拟的对比分析

通过降尺度模式CALMET不同参数化方案对江西山地风场测风塔风速风向模拟结果的对比分析,选取出适合山地风场模拟的最优参数化方案,并进行连续一年的模拟效果检验。结果表明:CALMET模式以不采用地形动力效应参数调整和Froude数调整,采用下坡气流效应调整和O’Brien垂直风速调整时,对江西省境内山地风场50 m以上高度层风场模拟效果最佳。最优参数化方案不仅能较好地模拟出山地风场测风塔逐时风速,并且对全年风速段分布模拟有较好的结果。CALMET模式能模拟出实际测风塔全年主导风向,但模拟与实测结果主导风向分布约有一个方位的偏差,主导风向频率有7%~8%的偏差。     

乌鲁木齐市近地层风切变指数特征

利用乌鲁木齐市5座100 m气象铁塔2012年6月—2014年4月10层风速观测资料,应用统计学方法详细分析了乌鲁木齐市城区和郊区近地层风切变指数特征,得出以下结果:乌鲁木齐市风切变指数分布范围在-1.5~1.5,基本呈正态分布。风切变指数与风速大小关系密切,当风速1 m/s时,切变指数变化较大;当风速2 m/s时,切变指数变化较小。城区和郊区最大切变指数出现高度差异较大,南郊燕南立交切变指数最大在36~46 m,城区水塔山在60~77m,城区鲤鱼山在13~22 m,近北郊红光山在46~60 m,北郊米东在28~36 m。各层切变指数白天变化幅度大,夜间变化幅度小。切变指数日变化不规律与城市边界层变化的复杂性密切相关。降温幅度大的秋季-冬季时段,易出现切变指数小于0的情况。     

辽宁省典型地形测风塔缺测数据线性计算适用性分析

利用辽宁省典型地形26座测风塔和6个同期气象站的逐时风速实测数据,采用不同时间尺度（月、季、年）的线性拟合并结合风切变指数拟定7个方案重构测风塔缺测风速数据,并对各拟定重构方案进行误差检验。结果表明：辽宁省典型地形测风塔缺测数据重构主要以季节尺度的线性拟合及其结合风切变指数的两个方案（方案3和方案7）为最优方案,且上述两个方案的空间分布具有区域性特征,其中,辽宁北部的平原和丘陵、辽宁东南部的沿海平原和沿海丘陵主要以方案7为最优方案,辽宁西部的丘陵和山地主要以方案3为最优方案,个别地区以方案1或方案4为最优方案。温带大陆性季风气候区所具有的季节性风速变化和固有的地形地势特征及其对风切变指数的影响,是辽宁省典型地形测风塔缺测数据重构最优方案空间分布呈区域性特征的主要成因。     

基于数值模拟和统计分析及智能优化的风速预报系统

风速预报是风力发电研究中的关键问题,也是一个十分困难的问题,其预测、评估技术还有待进一步提高.在预测短期风力(提前48～72 h对每小时的风速进行预测)时,通常采用数值天气预报模型进行预测.然而,初始扰动和模式物理过程的不确定性会影响气象数值预报的精度.将为数值天气预报模式提出一种新的后处理优化方法作为主要的思路,利用数据挖掘得到的关联规则来优化气象数值预报的结果,在中尺度模式WRF对风电场风速进行预报的基础上,将模式预测与统计分析及智能优化算法相结合,针对中国风电场的气候特征,利用一种新的修正模式误差的方法,极大地提高了风电场风速预报精度,提出了适合中国风力发电场的有效风速预报系统方案.     

南沙永暑礁近海面风的特征分析

选用南沙永暑礁1989年1月到2009年12月的水文气象月报表资料,运用概率统计的方法将风向和风速记录资料进行分析,定义了永暑礁的4个风期,通过风向风速的年内变化分析得出永暑礁盛行风风向在年内变化成顺时针向右偏移;无论是东北季风期,还是西南季风期,盛行风平均风速都大于非盛行风。东北季风期主导风向顺时针偏移时风力减小,西南季风期主导风向顺时针偏移时,到南南西风时最大,在西南风时略有减弱,呈现波状发展趋势。通过引入风速不稳定指数概念,发现永暑礁西南季风期风速变化突然,更不稳定。     

Wind-Tunnel Experiments for Gas Dispersion in an Atmospheric Boundary Layer with Large-Scale Turbulent Motion

Large-scale turbulent motions enhancing horizontal gas spread in an atmospheric boundary layer are simulated in a wind-tunnel experiment. The large-scale turbulent motions can be generated using an active grid installed at the front of the test section in the wind tunnel, when appropriate parameters for the angular deflection and the rotation speed are chosen. The power spectra of vertical velocity fluctuations are unchanged with and without the active grid because they are strongly affected by the surface. The power spectra of both streamwise and lateral velocity fluctuations with the active grid increase in the low frequency region, and are closer to the empirical relations inferred from field observations. The large-scale turbulent motions do not affect the Reynolds shear stress, but change the balance of the processes involved. The relative contributions of ejections to sweeps are suppressed by large-scale turbulent motions, indicating that the motions behave as sweep events. The lateral gas spread is enhanced by the lateral large-scale turbulent motions generated by the active grid. The large-scale motions, however, do not affect the vertical velocity fluctuations near the surface, resulting in their having a minimal effect on the vertical gas spread. The peak concentration normalized using the root-mean-squared value of concentration fluctuation is remarkably constant over most regions of the plume irrespective of the operation of the active grid.     

达坂城1961—2008年来风的气候特征及风能现状分析

分析了达坂城气象站1961--2008年风的气候特征及48a来风速最小年2008年的风能参数。结果表明：达坂城一日之中17—18时风速最大,07-08时最小;一年之中4—5月风速最大,9—10月最小;风速变化分4个阶段,其中1986--2008年风速呈减小趋势,特别是2000年以来风速明显偏小,2008年出现了近48a来的最低值;一年之中以4-9月风速减小最为显著。2008年的风能参数达到了“风能较丰富”的指标,近期为风能资源偏少时期,特别是夏半年风能偏弱。