MM5模式在风能资源普查中的应用试验.pdf

28卷第1期资源科学Vol.28,No.1
2006年1月RESOURCESSCIENCEJan.,2006

文章编号:1007-7588(2006)01-0145-06

MM5模式在风能资源普查中的应用试验
龚强1,袁国恩1,张云秋1,汪宏宇2,于华深1,蔺娜1,白乐生2
(11辽宁省气象能源开发应用研究所,沈阳110016;21中国气象局沈阳大气环境研究所,沈阳110016)

摘要:应用MM5模式以2001年4月辽宁省沿海及近海海域为例试验了中尺度气象模式在风能资源普查中
的作用。结果表明,模式基本能够反映海陆分布、地势起伏等复杂地形下的风场特征,也基本能够反映风能资源参
数的分布以及风速的变化情况。可以模拟出风能资源量的相对大小分布,并识别出辽宁省近海、海岛、沿海以及内
陆一些地势较高的山口地带风能资源比较丰富,但模拟的风能资源量偏小,特别是对大于10mPs的较大风速模拟得
明显偏低。试验表明,MM5模式对大范围区域风能资源的宏观评估以及风电场宏观选址具有很好的参考和应用价
值,但目前还不足以定点模拟和确定风电场场址位置,但数值模拟作为风能资源普查的一种新型手段有发展和研
究价值,是未来风能资源普查评价技术的发展方向。
关键词:风能资源普查;MM5模式;模拟试验;辽宁沿海及近海

风能是一种重要的自然资源,在世界能源日趋明该模式对风场具有一定的模拟能力[3～5]。本文尝
紧张的今天,风能作为一种清洁无污染的可再生能试将MM5模式引入风资源普查工作中,初步试验模
源已引起世界各国的高度重视,将成为未来能源的式在风资源普查中的可应用价值,为今后应用模式
重要来源。国际上风能开发利用的主要形式是风力进行风资源评估提供前期研究。
发电,随着风力发电技术的成熟和向大规模、大型1MM5模式简介
化、产业化方向的发展,风力发电已成为目前世界上MM5模式是美国宾州大学(PennState
[1]
最引人注目的新型能源。我国风能资源十分丰University)和国家大气研究中心(NCAR)共同研制的
[2]
富,开发前景广阔,风力发电事业正在蓬勃发展。中尺度非静力气象模式,已经被国内外的科研单位
在风能资源开发过程中,前期的风资源评估、风电场广泛应用于一些重要天气过程的模拟[6～9]以及对资
选址极为重要。由于风受地形、下垫面等众多因素源环境科学[10～12]的研究,在应用中该模式也被不断
影响,地区间差异较大,仅靠气象台站和其它现有实的完善升级。
测风资料根本无法满足风能资源评估和风电场选址MM5模式结构可分为前处理、主模式和后处
的要求。而且随着风电事业逐步向海上发展,那里理,在每一部分中又有其具体细致的内容。前处理
的风观测资料更是十分匮乏。因此,迫切需要采取中包括资料预处理、质量控制、客观分析及初始化,
其它手段了解风能资源状况。为MM5模式运行准备需要输入的资料;主模式部分
根据当前的技术水平,应用数值模式模拟某一是模式所研究气象过程的主控程序;后处理是对模
地区的风况是比较切实可行的一种方法,将模拟结式输出结果的分析处理。MM5主模式是整个模拟
果作为风能资源普查的辅助资料,不仅可以填补对系统的核心部份,模式控制方程为大气非静力平衡
无风记录区风资源状况不清的空白,而且对风电场原始方程,垂直方向上采用地形追随坐标(σ坐标),
选址也有一定的指导作用。目前,在国际上可以对考虑了较真实的地形和下垫面分类资料。物理过程
风进行模拟的模式中,MM5模式是最成熟和完整的包括积云对流参数化方案、辐射方案、高分辨率行星
模式之一,也是模拟能力较强的模式。已有研究表边界层方案等。模式的水平分辨率、垂直分层、模拟

收稿日期:2005-07-19;修订日期:2005-08-03
基金项目:科技部科技基础性工作专项“我国近海风能资源测试与调查标准研究”(编号:2000DEB20054);国家发展改革委下达的“辽宁省
风能资源评价”项目。
作者简介:龚强(1974～),女,辽宁沈阳人,硕士,助理研究员,主要从事气候和应用气象领域的研究工作。
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区域大小及各种物理过程均可根据使用者需求进行边界。采用的主要物理过程为:Grell积云对流参数
选择,具有很强的灵活性、方便性。化方案、MRF行星边界层方案、简单冰相方案、云辐
2试验方案设计射方案。此外大区采用了松弛流入P流出边界条件,
为考察一地的风能资源状况,通常要对该地的小区采用时变边界条件。
长期观测资料(至少1年时间)进行分析,模拟也应212试验方案
该考虑对长期风状况进行模拟。由于本文的目的只以2001年3月31日～4月30日每天的00∶00
是初步试验模式模拟结果是否对风能资源普查有参时(世界时)的TOGA资料为初值,每