针对“普罗旺斯-阿尔卑斯-地中海大区”复杂地形区域的 风能资源绘图 Didier Delaunay1– Sébastien Louineau1 - Emmanuel Buisson2– Tristan Clarenc1 1法国美迪有限公司 – 14， bd Churchill – 44100 Nantes， France; 2NUMTECH – 6， allée Turing – 63175 Aubière， France 摘要 法国环境与能源管理局（ADEME-PACA）委托法国美迪有限公司针对“Provence-Alpes-Côte d’Azur”区域（普罗旺斯-阿尔卑斯-地中海大区，该区域位于法国东南部，以下简称PACA区域）制作精细的高分辨（250m）风能资源绘图。该项目基础数据来源于该区域十四个基础气象站。结合微尺度模型（Meteodyn WT软件）和中尺度方法（RAMS）对这些数据进行外推和插值，同时根据33个法国气象站3年实际测量数据与计算结果比对的情况进行确认与校正。 项目目标 PACA区域风能资源绘图的水平空间分辨率为250米，并且计算绘制距离地表10米、50米、80米的风资源绘图，在这些高度上，需给出如下计算结果： 年平均风速（mean wind speed） 年平均能量密度（mean power density） 平均风速分布的Weibull参数 年平均湍流强度（mean turbulence intensity） 同时，在80米高度我们也给出了基于8 公里网格分辨率的平均风速与风向的联合分布（每20度一个扇区）。这些数据可以被风资源软件使用，作为风电场发电量评估的初步分析。 方法论 PACA区域为复杂地形区域，该区域内地形坡度大于30度以上，海拔最高点在3000米以上，针对该项目的计算方法是对中尺度方法和微尺度CFD技术的结合。 该计算方法是基于14个基础气象站的20年风流数据进行外推，遵循如下步骤程序完成整个项目工作： 针对每一个基础气象站点的当地影响进行校正，然后将其测量数据外推至80米的高度； 在气象站点处对中尺度风流情况进行评估（在8km x 8km区域内的80米高度处的平均风速）； 在整个区域对中尺度风流进行水平外推（使用基于８公里网格分辨率计算出的中尺度相关系数）； 在每个8x8 km区域内，以250米为分辨率，计算出在10米，50米，80米三个不同高度的风流属性。 确认与校正 通过采用在33个“目标”气象站（在下图中为蓝色的方框点）的3年风流实测数据对我们的方法进行确认及校正。 图1 PACA区域气象站分布图 33个气象站点气象站点的3年统计数据计算 通过方向扇区进行分析计算（20度）； 通过不同大气热稳定度等级进行分析计算。 校正 针对不同的风速段与不同热稳定度等级相联系 考虑局部小范围防风装置（防风林、挡风墙等）的影响 中尺度与微尺度的结合 确认 平均风速无偏 平均风速有7%的标准误差 每小时变化 图2 实际测量的平均风速与计算的平均风速之比 中尺度模拟 模拟时间2005年—2007年；时间步长3小时。 输入的气象数据 GFS模型的6小时输出数据（分辨率为1度） 每小时测量观察数据（在PACA区域的十个气象站） 无线电探空测风仪，每日两次（四个站点） 通过3DDA 方法提取数据（RAMS输入） 两种嵌入网格（32公里网格步长与8公里网格步长） 图3 区域面积2400*2100公里—公里—网格步长32公里 图4 区域面积400*500公里—公里—网格步长8公里 中尺度RAMS模型 54x570个“中尺度相关系数”计算 18个方向扇区； 3个热稳定度等级； 570个中尺度点。 图5 PACA区域570个中尺度点示意图 微尺度模拟 10 km x 10 km区域内有570个方块点—水平网格步长125米； 54种参数配置（18个方向—3个热稳定度等级）； 在气象站处的高分辨率计算（50米网格分辨率）； 垂直分辨率：4米—10米； CFD Navier-Stokes计算流体力学代码：Meteodyn WT软件； 一阶湍流模型方程以及森林冠层模型的应用。 图6 微观尺度网格 图7 平均风速 图8 湍流强度 项目计算结果项目计算结果 在此列举该项目的计算成果，如下所示。 图9 Bouches du Rhone区域距离地表区域距离地表10米高度处的平均风速 图10 Bouches du Rhone区域距离地表50米高度处的能量密度米高度处的能量密度 图11 PACA区域距离地表80米高度处的能量密度米高度处的能量密度 图12 PACA区域距离地表80米高度处的湍流强度米高度处的湍流强度