WRF模式在风能开发中的应用研究进展

2021-12-09邓浩,李霄

绿色科技 2021年22期

邓浩,李霄

(1.成都信息工程大学大气科学学院，四川成都；2.中电投电力工程有限公司,上海 200233)

1 引言

除了水电以外，风力发电是开发技术最成熟、开发成本最低廉和最具规模化开发价值的可再生能源之一。根据世界风能协会的统计，截至2020年全球风电总装机容量达到了744GW，可满足全球能源的7%以上；虽然COVID-19的大流行减缓了一些国家风电装机容量，但风电在中国依旧发展迅速，仅2020年就新增装机容量52GW，相当于全球的56%[1]。

促进风能开发的前提是对风电场及周边地区风场特征进行准确分析，然而低层风场往往具有高度非均匀性，影响因子繁多且过程十分复杂，依靠有限范围的观测资料或数学推导并不能准确描述风机轮毂高度风场特征。与此同时，随着风力机叶片半径的增大以及风能开发的“主战场”转向地形地貌更复杂的山区和远离陆地的海上，风电开发对风场特征更高的细节需求促使高分辨率数值模式在风能领域扮演着越来越重要的角色[2]。各种数值天气模式中，WRF模式(Weather Research and Forecasting Model)能很好地模拟大气温、压、湿、风等物理量而被广泛用于风能开发利用研究[3～13]。作为风电场开发运营的最主要环节，本文将总结归纳WRF模式在风资源评估、微尺度风场特征研究、风功率预测和风电场天气气候效应中的应用，并指出相关研究中存在的问题。