基于nwp-cfd的风资源评估和短期预报

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1、硕士学位论文基于NWP-CFD的风资源评估和短期预报THEWINDRESOURCEASSESSMENTANDSHORT-TERMFORECASTBASEDONNWP-CFD黎静哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TK81学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文基于NWP-CFD的风资源评估和短期预报硕士研究生：黎静导师：李朝助理教授申请学位：工学硕士学科：土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedInde

2、x:TK81U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEWINDRESOURCEASSESSMENTANDSHORT-TERMFORECASTBASEDONNWP-CFDCandidate：LiJingSupervisor：AssistantProf.LiChaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：CivilEngineeringAffiliation：Shenzhen

3、GraduateSchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要风无处不在，并且不会像化石能源一样随着人类的开采而消失殆尽。所以风能是一个潜在的巨大能源资源库，并且是一种清洁无污染的能源。随着风力发电机的发展不断扩大，选择最优的风资源场址成为了发展风力发电的必要条件之一,而选择最优的场址则需要对风资源的宏观和微观分布状况以及变化做到真正地了解，因此

4、，研究和发展风资源评估技术显得尤为重要。同时，由于风力的波动性、间歇性以及不可控制性，使得风电的并入对电网的安全稳定性以及调度带来影响，因此，研究有效的风速短期预报方法也显得尤为必要。本文考虑了从几公里到几米的水平尺度，通过数值天气预报系统（NumericalWeatherPrediction，NWP）、风资源分析及应用程序（WindAtlasAnalysisandApplicationProgram，WAsP）、计算流体动力学（ComputationalFluidDynamics，CFD）对风资源宏观和微观分布情况以

5、及风速预报进行了模拟研究。在本文中，通过对NWP中的天气预报模式WRF（TheWeatherResearchandForecasting）进行深入的解析，并对其的预报效能进行模拟研究，然后运用该中尺度模式对研究区域进行宏观的风资源评估。在对微观风资源方法的研究中，本文运用基于CFD方法的全风向模拟和微观风资源评估软件WAsP对研究区域开展了进一步的研究，了解和对比这两种微观风资源评估方法，并通过对比实测值分析微观风资源评估方法的准确性。对于风速的预报方法的研究中，本文运用NWP和CFD耦合模式，实现研究区域内真实风场的

6、模拟，并对比于直接使用中尺度模拟方法和快速预报方法，对良态风环境下和台风环境下耦合模式的风速预报效能进行对比分析研究。本文实现了从宏观到微观的风资源分布数值模拟方法的完整研究，使风资源的评估不再局限于基于气象观测站的历史数据资料，并减少了因气象站测风高度只达到10m而不是风机轮廓高度的误差以及气象站周围城市化所带来的影响。同时，数值天气预报系统和计算流体动力学的耦合模式也是对仅仅运用中尺度模式进行风速预报的一种降尺度修正和完善，使模拟受到复杂地形的影响，将模拟更加精细化，并且充分运用数值天气预报系统的预报功能，使计算流

7、体动力学模拟的风环境更加真实且具有预报的效能。-I-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文关键词：数值天气预报系统；风资源评估；CFD数值模拟；风速预报-II-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWindiseverywhere,andnotlikefossilenergy,whichwillbeusedupbyhuman.Sothewindisahugepotentialenergyresource,anditisakindofcleanenergy.Withthedevelopmentofthew

8、indturbine,selectingthemostoptimalwindresourcessitebecomeoneofthenecessaryconditionsforthedevelopmentofwindpower,however,thechoiceoftheoptimalsiteneedstounderstandthe