宿迁地区骆马湖风速风能的变化特征及风能资源评估

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本文使用骆马湖东岸晓店镇湖滨浴场北侧梯度风观测塔的10米、30米、50米、70米高度的2分钟平均风向、风速资料以及宿豫观测站的风向风速资料,结合骆马湖宿迁区域地理环境和气候概况,比较了骆马湖地区风向风速和宿豫观测站同步观测时段的异同;此外,分别分析了骆马湖宿迁地区风向的年变化特征、季节变化特征和月变化特征,风速的年变化特征、季节变化特征、月变化特征;利用风速资料计算了风速在3-25m/s的有效风功率密度,做出了骆马湖地区风能资源评估。最后,分季节分别分析了骆马湖地区不同高度上平均风速的日变化特征,并且经过验证发现可以利用Weibull分布函数来拟合实际风速的变化,计算了测风塔的风功率密度和基于Weibull分布函数的风功率密度,发现两者之间差别很小,因此可以利用Weibull概率密度函数来评估风能资源,同时分析了不同季节不同高度层上风功率密度的日变化特征,得到以下结论:  宿迁市骆马湖区域为典型的暖温带季风性气候。宿迁市年平均风速为2.4m/s,观测期间年平均风速为2.1m/s,并且平均风速存在日变化特征,白天风速大夜间风速小,昼夜平均风速差别在1.1m/s左右。骆马湖周围由于临湖和地形的原因,观测期间年平均风速和观测站有所差异,距地10m标准高度年平均风速明显大于气象站观测记录。通过对比分析骆马湖地区10米高度和宿豫观测站同时期1年的2分钟平均风向风速资料,发现两站月平均风向存在很好的一致性,观测时段内两站风速相关系数达到0.7,同时分季节比较了两站日平均风速特征,发现两者的相关系数达到0.8以上;并且不论是在平均风速最小的9月还是最大的3月,两站的盛行风向都是相同的,出现频率最小风向也相对一致。而两站月平均风速大小存在显著差异,骆马湖观测站的风速值明显高于宿豫观测站,但是每个月份的变化趋于一致,风能资源也相对丰富;最大风速和极大风速除8月份外,仍然是骆马湖地区的值要大。  根据年平均风向风速的分析结果来看,观测时段内骆马湖各高度处盛行偏东风,而月平均及年平均风速都是随着高度增加而增加,10米高度处风速最小,70米高度最大,并且各高度的年变化趋势相一致。各月中冬春季风速较大,而夏秋季相对较小。利用观测期间风速资料计算发现Weibull概率密度函数能够较好地拟合骆马湖地区的风速频率,但是在峰值处出现一定偏差,地面以上10米处拟合效果最好,同时计算了实测风功率密度和基于Weibull分布的风功率密度,发现除了测风塔资料有所缺失的5月和6月外,其他月份两种算法得到的风功率密度差别很细微,因此在本研究中可以利用Weibull函数来近似计算风能密度。通过风能资源有关参数的计算,骆马湖10米杆处为风能的“可利用区”,并且月平均风功率密度的大小分布和月平均风速的变化趋势有很好的一致性。  计算不同季节不同高度上风速和风能密度的日变化发现骆马湖地区风速有显著的季节变化和日变化特征。一般而言,春季和秋季的风比夏季和冬季的风大,白天低层的风比高层的风大,而夜间低层的风比高层的风小。而风能密度的日变化趋势和风速的变化趋势具有一定一致性,但是风能密度极值对应的时间较风速极值对应的时间是超前或者滞后的,高层的风能比低层更加丰富,且总的说来高层夜间的风能密度较白天更大,而低层白天的风能密度较夜间更大。
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