利用mm+結(jié)合calmet+研究甘肅酒泉地區(qū)風(fēng)能資源

1、利用MM5結(jié)合CALMET研究甘肅酒泉地區(qū)風(fēng)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(zāi)重點實驗室中國氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)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(jié)合診斷風(fēng)場模型CALMET對2009年6月至2010年5月甘肅省酒泉

2、地區(qū)風(fēng)能資源進(jìn)行分辨率為1km1km模擬。通過對酒泉地區(qū)模擬風(fēng)速與測風(fēng)塔觀測風(fēng)速的對比分析得出，在遠(yuǎn)離山體并地勢平坦的地區(qū)誤差較小，地形復(fù)雜的地區(qū)誤差偏大。用于對比的10座風(fēng)塔中有7座風(fēng)塔70米高度處相對誤差基本在10%以內(nèi)，其他地形復(fù)雜的三座風(fēng)塔70米高度處誤差稍大也都在20%以內(nèi)。風(fēng)速和風(fēng)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(fēng)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(fēng)速隨高度增加的趨勢尤為明顯。通過對模擬年度風(fēng)速年景分析得出，模擬年度在酒泉地區(qū)屬于大風(fēng)年，若分析酒泉地區(qū)多年平均風(fēng)況，需要對模擬結(jié)果進(jìn)行訂正。關(guān)鍵詞：MM5，CALMET，酒泉，風(fēng)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(jì)的高速發(fā)展。隨著煤炭供應(yīng)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(fēng)能資源是清潔的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域中技術(shù)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(fēng)電裝機(jī)容量以年平均近30%的速度快速增長，風(fēng)電技術(shù)日漸成熟，單機(jī)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(fēng)電對于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、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(fēng)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(fēng)能資源的變化如何？為了盡快掌握我國風(fēng)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(guān)于開展對我國風(fēng)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(fēng)能資源優(yōu)勢、建設(shè)大中型風(fēng)電場提供科學(xué)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(jié)構(gòu)、促進(jìn)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(jié)束的第三次全國風(fēng)能普查工作中，應(yīng)用氣

6、象站的測風(fēng)資料分析，甘肅省風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(shè)風(fēng)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(fēng)塔分布圖Fig1DEMofJiuquanregionwindtowerdistribution2模式設(shè)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(fēng)場模型CALMET對甘肅省酒泉風(fēng)能資源進(jìn)行模擬。MM5中尺度模式是賓夕法尼亞州州立大學(xué)(

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(xué)研究，特別是在對中小尺度強(qiáng)對流系統(tǒng)，鋒面，風(fēng)場的理論和業(yè)務(wù)預(yù)測中有其獨特的優(yōu)勢。CALMET是邊界層風(fēng)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(jìn)行地形動力學(xué)、傾斜流、熱動力學(xué)等診斷分析。以發(fā)散最小化原理求解三維風(fēng)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(shè)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(cè)邊界條件采用松弛流入流出側(cè)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(biāo)