發(fā)布時間：2021-02-07 01:01

　　隨著我國風電產(chǎn)業(yè)的爆炸式發(fā)展,大規(guī)模風電場發(fā)展需要對其復雜的風資源環(huán)境、風電場的開發(fā)潛力及其對大氣環(huán)境的反饋作用等進行系統(tǒng)評估,這將為實現(xiàn)我國風電產(chǎn)業(yè)高效可持續(xù)環(huán)境友好型的發(fā)展提供保障。本文基于數(shù)值天氣研究與預報（WRF）模式和空氣質(zhì)量（CMAQ）模型,建立了耦合風電場參數(shù)化模型（WFP）的WRF-WFP-CMAQ耦合模型框架,并對其進行了系統(tǒng)地評估和驗證,模擬了不同尺度風電場的尾流效應及其大氣環(huán)境效應,為風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了科學合理的研究方法和實踐數(shù)據(jù)。首先,基于WRF-WFP耦合模型探究了相鄰風電場的尾流及功率輸出干擾特性。以新疆哈密地區(qū)兩相鄰大型風電場為研究對象,探究場區(qū)的尾流效應及功率輸出特性,定量地評估了大型風電場對其相鄰風電場的流動及運行干擾特性。分析了模型對高水平網(wǎng)格分辨率的敏感性,實現(xiàn)了150 m高水平分辨率下相鄰風電場的中尺度模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大型風電場對其下游尾流影響的范圍為20³0 km且其下游鄰近風電場發(fā)電虧損量級約5.8%。因此,證實了風能富集區(qū)建設(shè)大規(guī)模風電場保留合理的“緩沖區(qū)”的必要性。其次,以河北張北風電基地為研究對象探究了大型風電基地... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

世界風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展及2018年各國風電發(fā)展比例風電產(chǎn)業(yè)是全球可再生能源發(fā)展的必然趨勢，亦是我國能源革命的重要戰(zhàn)略方針

⑼??�、芯曎p騁歡?芻?�；此后�??以諉扛齜⒄怪芷詼賈貧ê俠?的風電發(fā)展計劃。過去十多年，我國風電累計裝機容量從2006年的2.6GW增長到2018年的209GW（占全球累計裝機容量的36%），遠超第二位的美國，成為全球首個風電產(chǎn)業(yè)超過200GW的國家[5]。目前，在我國新疆哈密、甘肅酒泉、蒙東和蒙西、吉林東部、河北張北以及江蘇沿海等風資源富集地區(qū)建成七個千萬千瓦級風電基地；其中，三北地區(qū)的風能資源可開發(fā)總量占全國近七成。風力發(fā)電作為我國第三大電力供應，已成為我國能源轉(zhuǎn)型的核心保障和應對氣候變化的重要途徑。圖1.2中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三個階段及其裝機容量（新增、累計）變化未來我國風電產(chǎn)業(yè)仍將穩(wěn)步持續(xù)增長，將成為未來電力供應的重要支柱。國家能源研究所和國際能源署聯(lián)合發(fā)布的《中國風電發(fā)展路線圖2050》[6]指出，到2050年，我國風電累計裝機容量可達10億千瓦，能夠滿足全國17%的電力需求，成為我國國民經(jīng)濟重要的主力能源。此外，國家能源局在《可再生能源發(fā)展十二五規(guī)劃》中曾指出，為有效解決“棄風限電”的問題，我國風電發(fā)展要從“集中規(guī)�；毕颉凹幸�(guī)模式開發(fā)”與“分散式開發(fā)”并舉的新模式轉(zhuǎn)變，即在三北地區(qū)風電大基地穩(wěn)步建設(shè)的基礎(chǔ)上，逐步加大江淮平原地區(qū)和東南沿海地區(qū)風電場的開發(fā)力度[7]�？傮w而言，未來我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍集中在地勢較高、風資源豐富的三北地區(qū)，同時亦在人口密集的華北、江淮平原以及東南沿海地區(qū)將建設(shè)較大規(guī)模風電常然而，風電場向規(guī)模大型化發(fā)展過程也存在出諸多需要解決的問題。首先，風電場的

（AtmosphericBoundaryLayer,ABL）之間存在復雜的多尺度相互作用[15]。從大氣流體力學的角度來看，由于受到大氣的晝夜循環(huán)及天氣強迫變化、熱力不穩(wěn)定性及地形作用等因素的影響，使得ABL具有較高的雷諾數(shù)、形成各種湍流程度復雜的大氣層結(jié)，從而促使其與風電場之間的相互作用異常復雜[16]。尤為重要的是，在風力機下游將形成“低風速、高湍流”尾流效應，且與其下游風力機的尾流相互疊加，因此會在整個風電場頂層形成大氣內(nèi)邊界層（InternalBL,IBL）。在IBL內(nèi)運行的風力機將不可避免地遭受大氣湍流作用、造成功率虧損，如圖1.3所示。與此同時，風電場亦會對ABL產(chǎn)生反作用，影響大氣邊界層內(nèi)的大氣運動特征。因此，探究風電場與大氣邊界層之間的作用是系統(tǒng)評估風電場的基矗圖1.3風電場與大氣邊界層之間的作用，包括：（1）風力機的尾流及其疊加效應；（2）風電場與大氣邊界層（ABL）的相互作用以及內(nèi)部邊界層的形成與發(fā)展形式[16]

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于多尺度耦合模式的風電場流動及運行特性數(shù)值模擬研究[D]. 袁仁育.浙江大學 2018



本文編號：3021381