多源数据融合下的江苏省风能资源评估

【摘要】：不断增长的能源需求和保障能源供应安全是21世纪全世界面临的主要挑战。作为全球第二大经济体的中国对能源的需求更是与日俱增。清洁能源和可再生能源作为化石能源的替代品潜力巨大。而风能资源具有储量大、二氧化碳排放量低、商业前景大等优点,是目前所有可再生能源中发展最为迅速的。因此,科学、客观、准确的评估出江苏区域内风能资源时空分布特征以及开发潜力是进行风电场规划建设前期的必不可少的基础性工作。基于此,研究利用长时间连续气象观测资料及多源卫星反演风场数据,采用国际上主流的评价指标,综合自然社会因素,利用GIS技术、卫星遥感技术,分析江苏风场时空特性,结合实际开发情况,建立了一套科学、简单有效的海陆区域风能资源评估方法。为今后江苏风能资源开发提供科学的决策依据。研究主要内容包括：(1)卫星反演风速验证。利用海洋观测站实测数据分别验证QuikSCAT、 ASCAT、Windsat数据在江苏近海区域的可用性,分析误差原因。(2)陆地风能资源评估。研究利用2006-2014年江苏气象台站观测数据对陆上风能资源进行评估,根据不同下垫面风的时空变化规律推算出80 m高度的风速并计算出相应的风能资源,结合DEM数据利用GIS技术综合分析江苏陆地风能资源时空特征,获取较为准确的风能资源分布状况及储量情况。(3)近海风能资源评估。研究利用观测数据对多源卫星反演数据进行校正以提高卫星数据精度,并结合海洋观测台站数据、水深数据估算江苏省近海风能资源,分析江苏省近海区域风能资源时空分布特征,进一步揭示海上风能资源的分布以及适于开发区域。研究结果表明：(1)通过近岸海洋气象站台观测数据对不同卫星反演的风场数据进行比较分析,ASCAI、QuikSCAT、Windsat三种卫星反演的风场数据在江苏近海区域精度较高,能够用于风能资源评估。(2)江苏全省陆地风能资源评估结果,表明江苏陆上风能资源十分丰富。风速和地表粗糙度、纬度呈显著的负相关关系,反映出江苏省风能资源空间分布呈南多北少的趋势；而年平均风速和经度呈显著的正相关关系,表明江苏省风能资源分布离海距离越小风能资源越丰富。江苏陆上春季平均风功率密度最大,秋冬两季风功率密度相对较低。江苏全省陆地共计约有13573.24 km2的地区适宜进行风电场建设,可安装97866台Vestas V80风电机组,风能发电量年均可达2.06×105 GWh。(3)利用多源卫星反演数据对江苏近海区域风能资源进行了评估。整体上江苏近海风向、风速比较稳定,盛行风向十分明显,主要风向为东南风,具有典型的季风气候特征。风功率密度月季变化规律明显,基本上呈现出冬季近海风功率密度低远海高的规律,春、夏、秋三个季节近海高远海低的规律。整个海域中年均发电量约为2×106GWh,其中水深不超过25 m的区域年发电量为9×105GWh,水深不超过50 m的区域年发电量约为1.8×106GWh。 【关键词】：风能资源 风功率密度 ASCAT QuikSCAT Windsat
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK81
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 第1章 引言17-34
• 1.1 选题背景和研究意义17-23
• 1.1.1 选题背景17-21
• 1.1.2 研究意义21-23
• 1.2 国内外研究进展23-29
• 1.2.1 陆上风能资源研究23-26
• 1.2.2 海上风能资源研究26-28
• 1.2.3 研究现状评述28-29
• 1.3 研究目标与技术路线29-31
• 1.3.1 研究目标29
• 1.3.2 研究内容29-30
• 1.3.3 技术路线30-31
• 1.4 论文组织结构31-34
• 第2章 研究区及数据预处理34-42
• 2.1 研究区概况34-36
• 2.1.1 江苏区位34-35
• 2.1.2 江苏气候特征35-36
• 2.2 数据源介绍36-41
• 2.2.1 观测站数据36
• 2.2.2 星数据36-40
• 2.2.3 辅助数据40-41
• 2.3 数据预处理41-42
• 2.3.1 气象观测数据预处理41
• 2.3.2 星风能数据41-42
• 第3章 卫星反演风场数据检验42-59
• 3.1 数据匹配42-45
• 3.2 检验方法45-47
• 3.2.1 检验指标45-46
• 3.2.2 海上风廓线46-47
• 3.3 卫星数据和观测数据对比结果分析47-59
• 3.3.1 QuikSCAT数据对比结果分析47-52
• 3.3.2 ASCAT数据对比结果分析52-57
• 3.3.3 Windsat数据对比结果分析57-59
• 第4章 江苏省陆地风能资源开发潜力评估59-83
• 4.1 风能评价指标59-62
• 4.1.1 平均风速59-60
• 4.1.2 风功率密度60
• 4.1.3 有效风时数60-61
• 4.1.4 风速外推61-62
• 4.2 风能插值方法62-72
• 4.2.1 反距离权重法63-64
• 4.2.2 克里金插值64-65
• 4.2.3 趋势面插值65-67
• 4.2.4 自然邻域法67
• 4.2.5 样条函数67-68
• 4.2.6 插值方法检验68-72
• 4.3 风能潜力影响因素72-74
• 4.4 结果分析74-83
• 4.4.1 风能资源分布74-80
• 4.4.2 实际可开发量80-83
• 第5章 江苏省离岸风能资源开发潜力评估83-99
• 5.1 卫星反演风场数据校正83-85
• 5.2 海上风场特征85-89
• 5.3 海上风能资源估算89-99
• 第6章 结论与展望99-102
• 6.1 研究结论99-100
• 6.2 主要创新100-101
• 6.3 研究展望101-102
• 参考文献102-108
• 硕士期间主要成果108-110
• 致谢110-111

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

QuikSCAT和ASCAT卫星反演风场在中国南海北部的适用性研究    高留喜;朱蓉;常蕊;

广东省风能资源分布的数值模拟    王婷;李翠华;胡娅敏;潘蔚娟;黄浩辉;

湖北省风能资源的高分辨率数值模拟试验    任永建;刘敏;袁业畅;孙善磊;杨宏青;王凯;

中国能源安全的路径选择与战略框架    沈镭;薛静静;

中国风能资源的详查和评估    

基于WRF模式的江苏沿海风资源评估    罗梦森;何浪;彭华青;

酒泉风电基地高分辨率风能资源的数值模拟    惠小英;高晓清;桂俊祥;刘建彪;邓国卫;

中国近海海洋风能资源开发利用现状与前景分析    赵世明;姜波;徐辉奋;李守宏;丁杰;

中国近海风能资源开发潜力数值模拟    周荣卫;何晓凤;朱蓉;程兴宏;

数值模拟在上海海上风能资源评估中的应用    穆海振;徐家良;杨永辉;

风能资源数值模拟及其在中国风能资源评估中的应用研究    张德

基于WRF模式及其同化QuikSCAT/Windsat卫星资料对舟山群岛近海风能资源的模拟与评估    诸葛丰林

基于WRF模式的洪泽湖风能资源数值模拟研究    丁慧

浙北沿岸海域海面风场反演方法的研究    何斌;潘士雄;李海军;盛文斌;董旭;

中国在气候变化下碳排放、能源消费与低碳经济领域的研究进展综述（英文）    沈镭;孙艳芝;

广西风能资源分布高分辨率数值模拟应用研究    何如;欧艺;苏志;周绍毅;

基于ERA-interim资料中国近海风能资源时空分布    孙稚权;项杰;管玉平;

浙江近海冬季大风风速推算和ASCAT风速订正方法探讨    姚日升;涂小萍;蒋璐璐;丁烨毅;王武军;

要素价格变动影响农业能源效率的实证研究    戴红军;孙涛;郭文;张坤;高明美;

山东半岛能源物流发展创新机制及对策研究    李学工;杨瑞;

海上浮式风机张力腿平台的水动力响应    严心宽;朱克强;张大朋;李园园;段书苓;陈海英;

粘土中水平受荷单桩P-y曲线的数值分析    曾树平;叶冠林;陈锦剑;

基于WRF/CALMET模式的江苏沿海风能资源评估    朱金华;张淑君;许昌;蒋泽阳;

海上浮式风力机系统环境载荷及耦合运动性能研究    叶小嵘

中国风电产业融资问题研究    张伯松

多源数据融合下的江苏省风能资源评估    段曰蔚

风速风功率短期预测研究    苗楠

ASCAT散射计风场在我国近海的初步检验与应用    张增海;曹越男;刘涛;赵伟;

QuikSCAT卫星遥感风场可靠性分析及其揭示的中国近海风速分布    徐经纬;张秀芝;罗勇;徐敏;

散射计海面非气旋风场块状模糊去除方法    安大伟;谷松岩;杨忠东;陆风;

北黄海QuikSCAT卫星风速与浮标风速的对比分析    刘志亮;宋丽娜;王凡;白虹;

MM5/CALMET数值模拟在陕北风能资源评估中的应用    姜创业;孙娴;徐军昶;

青海高原北部风能资源的高分辨率数值模拟初探    刘彩红;马占良;李红梅;

南澳岛风能资源的评估    杨凤群;林苗青;翁永安;

散射计风场的三维变分对海雾数值模拟的影响    刘宇迪;任景鹏;周鑫;

中国风能资源的详查和评估    

地面和卫星降水产品对台风莫拉克降水监测能力的对比分析    潘旸;宇婧婧;廖捷;余予;

WRF-3DVAR对近地层风速预报改进的数值试验    张飞民

WRF模式物理过程参数化方案对降水模拟影响研究    孙科

黄河三角洲风能资源研究    王秀秀

WindSim软件在我国风电场风能资源评估中的应用    王美琳

一次江淮强暴雨中尺度系统发生发展的数值试验及机制分析    马旭林

中国风能资源的详查和评估    

“新疆风能资源详查和评价”项目    

甘南属风能资源贫乏区    安华银

浙江省可利用风能资源分析    沈雄飞

中国风能资源    杨振斌;

云南风能资源的特点    顾本文,王明,施晓晖

福建省漳州风能资源开发浅谈    朱光华,叶世鼎

风能资源评估系统开发与应用    邱凉,鱼京善,秦树林

复杂地形风能资源评估研究初探    杨振斌,薛桁,桑建国

第3次全国风能资源评价    杨振斌;

襄樊地区风能资源初步评估    王飞;代娟;李海民;

陕西风能资源与风力发电    申宽育;吉超盈;牛子曦;

复杂地形风能资源评估研究    杨振斌;薛桁;袁春红;

龙南县风能资源调研与分析    廖红玲;王丽平;黄伟;

江西省风能资源评价工作的现状与展望    聂秋生;刘晓燕;

朝阳燕山湖区风电厂风能资源评价    高延庆;陶林;宗英飞;冷怀存;

风能资源的评价与利用概述    陈超;

关于合理开发利用风能资源的思考    徐凤莉;

黑龙江省风速及风能资源变化分析    刘赫男;朱红蕊;张洪玲;

桂林市风能资源开发利用研究    白先达;

积极开发利用风能资源    林艳

今年将重点建设全国风能资源观测网络    崔洁

陕西规范风能资源监测评估管理工作    记者 张红平 通讯员 李涛

陕西气象部门行使风能资源监管权    高晓斌

山东风能资源综合评估质询会召开    通讯员 邱粲　王静

内蒙古风能资源评估报告通过评审    记者 王薇薇　通讯员 马玉峰

风能资源得以深度开发    记者 杜鹏飞

第三次全国风能资源评价项目通过验收    丁继武冉瑞奎

风能资源详查和评价工作启动    王素琴记者 林琳

甘肃风能资源总储量逾2亿千瓦    彭波

风能资源数值模拟及其在中国风能资源评估中的应用研究    张德

江苏省风能资源评估及开发利用的若干问题研究    许遐祯

我国风能资源最优化开发研究    王健

基于WRF模式及其同化QuikSCAT/Windsat卫星资料对舟山群岛近海风能资源的模拟与评估    诸葛丰林

海南风能资源分布特征及热带气旋对其开发影响研究    邢旭煌

多源数据融合下的江苏省风能资源评估    段曰蔚

南海岛礁风能资源及风力发电评价    蒋洁

风能资源评估系统的研究    曹慧敏

山东省风能资源分析评估    王金霞

黄河三角洲风能资源研究    王秀秀

GIS在风能资源共享服务及开发领域的应用研究    王雁

气候变暖背景下我国风能资源变化趋势分析研究    张瑾

江苏省风能资源评估方法的研究    汪婷