《福建省风能资源详查与台风大风特性对重大工程的影响研究》

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该项目属应用气象技术领域。福建省受台湾海峡“狭管效应”的影响,风能资源十分丰富,沿海及近海具有极高的风能开发利用价值,但台风大风是风能资源开发利用及沿海重大工程建设安全设计的关键问题和技术难题。全面开展福建省风能资源的详查并深入研究台风大风特性,不仅可指导该省风能资源科学、有序、可持续的发展,同时可防范和规避台风大风对沿海重大工程建设造成的危害。该项目集风能资源评估、台风风特性、核电工程、沿海电网安全等方面共8个项目和2个标准,通过9年的研究,取得以下创新性成果: 首次全面精细化地评估了福建省陆上及近海风能资源。建立了风能资源专业观测网,开展台湾海峡风能、垂直海岸线大气边界层湍流和台风脉动风剖面观测;首次采用实测与高分辨率数值模拟相结合的方法,绘制了陆上及近海风能资源立体图谱,确定了风能资源等级,开展气象风险评估;研发了集观测资料、高分辨风能资源模拟图、综合评估及气象风险评估为一体的风能资源开发共享服务系统。为编制福建省陆上、海上风电开发规划,指导全省风能资源开发、风电场选址和设计提供了重要科学依据。 系统揭示了复杂地形下台风近地层大风特性。研究了台风对沿海风能资源开发利用的影响,提出了台风影响下风电机组设计正常湍流模型,获得了复杂地形下台风登陆前后湍流特性、风速阵性特征、风廓线、风攻角等重要参数,为大型柔性结构气动稳定性、抖振设计研究提供重要参数,成果编入国家标准《台风型风力发电机组》,并参与国际标准TC88的讨论。 创建了重大工程台风风险评估方法。针对风电场,创新性地采用基于WTGS等级风速的超越概率方法对台风大风进行风险评估;对于核电工程,采用概率论、确定论、填塞量估算法,综合分析开展可能最大热带气旋最低气压和最大风速设计基准评价。 研发了重大工程建设风参数设计技术方法。针对风局地性强、工程区域实测序列短、极端风参数计算的技术难题,建立了计算方法体系:长序列气象站选取原则及规定,采用计算流体力学与统计方法相结合对气象站风速序列进行均一性检验及订正,工程点超短风速序列订正,不同时距风速订正,风参数极值计算等技术方法。开展架空送电线路杆塔结构设计风速不均匀系数观测研究。成果在福建省电网风区图的绘制、核电工程、跨海大桥风环境以及建构筑物风压的设计等重大工程项目中广泛应用,并编制了1项地方标准。 项目发表的论文13篇,参与专著2部,2个标准。在项目成果的指导下,至2015年底福建省陆上风电投产装机达175.1万千瓦,海上预装机容量590万千瓦,福建省发改委评价“为该省新能源产业的可持续健康发展做出了重要贡献”。为上百个重大工程、产业开发项目开展气候可行性论证服务,仅风能开发近5年新增利润就达13亿元。 以丁一汇院士为组长的成果鉴定专家组一致认为“项目总体达国内领先水平,其中台湾海峡大气边界层湍流和风能观测、台风大风数据库建设、台风风险评估达国际先进水平。”

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