基于WRF-Windsim中微尺度耦合技术的风资源精细化评估研究

常规风资源评估方法较多采用假设入流风廓线的微尺度模型,较少考虑风电场内风流动受宏观大气环流影响的问题,基于中尺度数值天气预报模式(weather research forecast,WRF)和微尺度计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模型,探究中微尺度耦合的风资源精细化评估方法的内在逻辑和工程应用的适用性。首先,在理论原理的研究基础上,构建从WRF模拟结果中提取微尺度建模计算边界附近风速廓线的方法;其次,在CFD软件Windsim中通过网格嵌套实现边界层内的降尺度模拟,建立WRF-Windsim的中微尺度耦合模型;最后,以宁夏海原某复杂地形风电场为实例开展水平分辨率35 m×35 m的风资源数值模拟实验,采用多测风塔互推对WRF-Windsim的模拟数据进行验证分析,并完成风资源图谱绘制和发电量测算。计算结果显示,WRF模拟结果可以有效改善优化微尺度CFD的入流边界条件,降低风资源评估的误差。

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。

风资源评估中WindSim水平分辨率的敏感性试验

利用基于计算流体力学(CFD)的风能资源评估系统软件WindSim,在不同水平网格分辨率条件下对我国黄土高原地区陕西靖边县境内某风电场2010年7月～2011年6月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了对比分析。结果表明,在低水平网格分辨率下,WindSim对风能资源的空间分布模拟主要以海拔高度为基础,对局地地形的影响并不能很好地反映,模拟风速误差较大;提高分辨率后,对风能资源空间分布的模拟能力明显提高,模拟风速的误差也显著减小。但不同分辨率下的风速频率和风向频率分布并无显著差别,不能很好地体现出风能特性。通过估算发电量发现,输入不同测风塔资料得到的发电量差异较大,说明在地形较为复杂的风电场,应多布设测风塔,以期得到较为准确的发电量结果。

基于复杂地形的WindSim及WAsP的风电场仿真分析软件适用性分析

复杂地形的风电场发电量计算是风电场微观选址的一个重点和难点,能否科学合理仿真得出计算结论直接影响最终决策。本文基于宁夏地区某复杂地形的1个风电场内1个测风塔完整一年的测风资料及该建设区域高分辨率的地形资料,结合测风塔实测数据,采用WindSim和WAsP中软件仿真计算发电量,通过比较仿真结果与该风场投运后完整一年的实际发电量结果,分别得出WindSim和WAsP的计算误差,为计算软件的正确选取提供一种思路。

覆冰影响的南方山地风电场风资源评估方法

风资源评估是风电场建设、运行的重要环节,风力机叶片覆冰会导致叶片载荷增加,发电功率降低,影响风资源的正确评估,造成计算值与实际发电量误差大。以南方某山地为对象,研究结冰影响的风资源评估方法,开展地形模拟以及风场特性分析,得出微观选址结果并分析结冰与无结冰条件下的经济效益。运用WindSim软件评测某地的风资源情况,结果显示该山脉海拔在570 m左右,最高处分别在几个区域内出现,走势相对缓和,且坡度不大,速度分量、湍流动能、湍流损耗率和湍流频率的点值趋于稳定,残差值收敛于0,说明风流稳定,适合建立风电场,风能资源相对较好,具有一定的开发价值。本文的研究可为该地风电场的建设提供一定的参考价值。

风电场项目后评价及效益提升对策

该文结合福建省霞浦大京风电场工程的运行情况,应用WindSim等软件对该风电场微观选址、发电量等进行项目后评价,分析评估该项目的运行成果,并对存在的问题进行针对性的分析,初步提出应对方案。评价成果对于福建省滨海山地风电场具有很好的借鉴性,可为今后建设同类项目提供参考。

MM5与CFD软件相结合对复杂地形风资源模拟初探——以鄱阳湖地区为例

本文将中尺度气象模式MM5和以流体力学计算为核心的风资源评估软件WindSim相结合,对鄱阳湖地区复杂地形条件下的风能资源状况进行了高分辨率的数值模拟评估,通过模拟结果与同时段铁塔观测数据的对比分析发现:MM5的3km分辨率模拟可以较准确的得到湖区风速的量值,能大致模拟出湖区风速分布趋势以及年主导风向,但是对更精细的局地风况分布的模拟相对过粗,而"中尺度模式+流体力学软件"的方法可以较好的刻画出复杂地形条件下的局地风况,使局地风速的模拟量值与观测结果更为接近,尤其对10m高度的风速模拟结果改善最明显,故认为该方法可作为复杂地形条件下的风电场开发的前期风资源预评估手段之一。

小尺度数值模拟技术在海上风电场风机布置及发电量计算中的应用

该文以福建省福清海坛海峡海上风电场项目设计为例,研究CFD应用程序—WindSim软件在海上风电场的小尺度数值模拟,在较低计算成本情况下完成海上风机机型比选、风机布置优化及发电量计算等任务,可供福建省类似海上风电场设计及建设参考。