利用mm+結合calmet+研究甘肅酒泉地區(qū)風能資源

1、利用MM5結合CALMET研究甘肅酒泉地區(qū)風能資源王興12，馬鵬里2，張鐵軍3，林紓2（1.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，甘肅蘭州730020；2.西北區(qū)域氣候中心，甘肅蘭州730020；3.蘭州中心氣象臺，甘肅蘭州730020）摘要：利用分辨率為11的NCEP再分析資料，采用中尺度模式MM5結合診斷風場模型CALMET對2009年6月至2010年5月甘肅省酒泉

2、地區(qū)風能資源進行分辨率為1km1km模擬。通過對酒泉地區(qū)模擬風速與測風塔觀測風速的對比分析得出，在遠離山體并地勢平坦的地區(qū)誤差較小，地形復雜的地區(qū)誤差偏大。用于對比的10座風塔中有7座風塔70米高度處相對誤差基本在10%以內(nèi)，其他地形復雜的三座風塔70米高度處誤差稍大也都在20%以內(nèi)。風速和風功率密度的季節(jié)變化表現(xiàn)為春季最大，其次冬秋季，最小的是夏季。這種季節(jié)變化與地形地勢及所受天氣系統(tǒng)有著密切聯(lián)系。隨著高度的遞增酒泉地區(qū)風速也逐漸加大

3、，在河西走廊西端和酒泉北部等海拔較低的地區(qū)風速隨高度增加的趨勢尤為明顯。通過對模擬年度風速年景分析得出，模擬年度在酒泉地區(qū)屬于大風年，若分析酒泉地區(qū)多年平均風況，需要對模擬結果進行訂正。關鍵詞：MM5，CALMET，酒泉，風能引言中國作為能源消費大國，能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展支撐著經(jīng)濟的高速發(fā)展。隨著煤炭供應的日趨緊張以及化石能源帶來的環(huán)境問題，提高能源利用效率和發(fā)展新能源已成為必然。風能資源是清潔的可再生能源，風力發(fā)電是新能源領域中技術最成熟、

4、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一[1]。近年來，世界風電裝機容量以年平均近30%的速度快速增長，風電技術日漸成熟，單機容量不斷增加，發(fā)電成本大幅降低，展現(xiàn)了良好的發(fā)展前景[2]。發(fā)展風電對于調(diào)整能源結構、減輕環(huán)境污染等方面有著重要的意義[3]。我國曾在1980年代初作過全國風能普查工作[47]，但近20多年來，全球氣候發(fā)生了較大的變化，在1978年前后，我國氣候甚至北半球氣候發(fā)生了突變，溫度持續(xù)上升，不同區(qū)域的氣象要素都發(fā)

5、生了不同程度的變化。在氣候變暖的背景下，我國風能資源的變化如何？為了盡快掌握我國風能資源的分布狀況，在2004年初，國家發(fā)展改革委員會和中國氣象局聯(lián)合部署關于開展對我國風能資源的評估工作，目的就是為政府決策部門充分開發(fā)和利用我國部分地區(qū)得天獨厚的風能資源優(yōu)勢、建設大中型風電場提供科學依據(jù)，這項工作將對緩解我國電力緊張的局面、調(diào)整能源結構、促進生態(tài)環(huán)境的改善、保障可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。在2006年結束的第三次全國風能普查工作中，應用氣

6、象站的測風資料分析，甘肅省風能資源總儲量為2.37億千瓦，占全國總儲量的7.3%。研究表明，甘肅省風能資源可觀，且主要集中在河西地區(qū)。前三次普查主要依據(jù)的是氣象臺站的測風資料，不足的是由于城市化的發(fā)展，氣象站經(jīng)常位于居民區(qū)的周圍，使臺站的測風代表性逐漸減弱，同時氣象站點分基金項目：中國氣象局“甘肅省風能資源詳查與評價數(shù)值模擬專項”項目資助作者簡介：王興（1982），女，碩士，工程師，主要從事氣候變化與資源方面的研究，Email:shat

7、ha@方，這里大多數(shù)地方是戈壁荒漠，對建設風點場來說，這里有著得天獨厚的優(yōu)勢，地勢平坦，地形、地貌是最理想的地方，且不存在占用良田、破壞環(huán)境等問題。圖1酒泉地區(qū)地形及測風塔分布圖Fig1DEMofJiuquanregionwindtowerdistribution2模式設置與資料方法2.1模式參數(shù)模式參數(shù)2.1.1模式介紹采用中尺度模式MM5及診斷風場模型CALMET對甘肅省酒泉風能資源進行模擬。MM5中尺度模式是賓夕法尼亞州州立大學(

8、PSU)和美國國家大氣研究中心(NCAR)開發(fā)研制的第五代中尺度模式?？梢詮V泛用于大氣科學研究，特別是在對中小尺度強對流系統(tǒng)，鋒面，風場的理論和業(yè)務預測中有其獨特的優(yōu)勢。CALMET是邊界層風場診斷模式，對客觀分析場（MM5輸出氣象要素、常規(guī)監(jiān)測的地面與高空氣象要素）進行地形動力學、傾斜流、熱動力學等診斷分析。以發(fā)散最小化原理求解三維風場，根據(jù)湍流參數(shù)化方法，計算湍流尺度參數(shù)。2.1.2模式參數(shù)設置MM5所選的模擬區(qū)域：中心點為（100

9、.3E，37.91N）。采用兩重嵌套，第一重嵌套的東西方向格點數(shù)為103，南北方向格點數(shù)為73，格距為27km；第二重嵌套，東西方向格點數(shù)為166，南北方向格點數(shù)為136，格距為9km。物理過程選項為簡單冰顯示水汽方案；Grell積云參數(shù)化方案；MRF行星邊界層方案；云（Dudhia）大氣輻射方案；多層土壤模式；上層邊界條件采用上層輻射條件；側邊界條件采用松弛流入流出側邊界條件。CALMET模擬區(qū)域為包括河西西部的兩塊矩形區(qū)域，中心坐標