阳江气象资料.doc

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1、阳江气象资料一、阳江市近海风能资源1. 区域风资源分析(1) 风速分布根据UNEP(联合国环境规划署)测量及计算数据，广东省沿海风速分布见图7。由图可见，近海海域风资源自东向西递减，阳江市附近海域70m高年平均风速随着离岸距离不同基本上介于6.58.0m/s之间。图7 广东省沿海距海岸线40km范围内60m高度年平均风速分布图(m/s)(2) 风功率密度分布阳江市近海年平均有效风功率密度为300500W/m2，随着离岸距离增加而增大。大风月主要在冬夏季，也是平均风功率密度较大的季节。(3) 有效风时分布广东省沿海各地年有效风力小时数为70008000h。(4) 风向、风能方向频率分布受不同天气

2、系统和地形的影响，沿海风向具有随季风变化的基本特征。春季，多东南风和东南偏东风；夏季，南风和西南风居多；秋季，以东北风和东北偏东风为主；冬季，北风和东北风最多。由季风气候特征分析，冬季风和夏季风盛行时间长，亦即常年盛行东南风和东北风，而春秋季节为过渡期。根据气象站统计资料分析，风能分布也主要集中在东北风和东南风方向。2代表气象站风资源分析距离所规划近海风电场区域较近的气象站为阳江气象站，该气象站位于风电场规划区域的西北，距风场中心约30km。阳江气象站始建于1952年9月，其观测场位置和测风仪器高度变化情况见表8。表8 阳江气象站位置变迁及测风高度变化情况统计时间经纬度海拔高度测风仪高度地址地

3、理环境1952.9.1-1957.5.31N2154E1115710.0m13.4m阳江县县城镇南恩路甜酒巷市区1957.6.1-1966.4.30N2152E111584.2m13.9m/11.5m阳江县附城城区镇马曹乡运岗头乡村1966.5.1-2003.12.31N2150E1115223.3m11.0m/10.5m阳江市江城区新寨岗背城顶郊外2004.1.1至今N2150E1115889.9m10.7m阳江市江城区市郊髻山山顶郊外(1) 平均风速年际变化和多年逐月平均风速阳江气象站19802009年历年平均风速见表9，历年风速年际变化见图8。表9 阳江气象站累年风速年际变化表年份风速(

4、m/s)年份风速(m/s)年份风速(m/s)19802.919902.320002.519812.819912.520012.519822.719922.420022.519833.019932.620032.519843.019942.720044.219853.019952.620054.119862.919962.620064.019872.819972.520073.919882.819982.620083.919892.619992.520094.0图8 阳江气象站风速年际变化直方图由图表可知，1980年至1989年年平均风速在2.53.0 m/s；1990年至2003年风速略低，约

5、2.5 m/s左右；2004年气象站迁址之后年平均风速增大约1.01.5 m/s，近6年(2004-2009年)年平均风速达4.0m/s。测风同期(2009年)年平均风速与近6年水平相当。据了解，随着城市建设的发展，原站址周边建筑物对探测环境有一定程度的影响，所以气象站于2004年进行迁址。从阳江气象站多年平均各月风速看(表10、图9)，该地区风速年内变化幅度较小，风速以夏季略小，冬季略大。以测风年2009年为例，风速最大月为11月，平均风速4.7 m/s；风速最小月为6月，平均风速3.3 m/s。表10 阳江气象站多年平均各月风速(1980-2009年)(m/s)月 份12345678910

6、1112年平均近10年3.73.43.53.43.33.33.53.23.33.23.73.73.4近20年3.13.03.23.02.93.03.02.82.82.83.03.13.0近30年3.13.13.23.02.92.92.92.62.72.83.03.02.9近6年4.64.04.23.83.83.74.03.73.93.84.44.64.0测风同期2009年4.63.44.43.83.63.34.13.64.63.74.74.44.0图9 阳江气象站多年平均风速年内变化图(2) 气象站多年平均全年各扇区风向频率阳江气象站多年平均风向玫瑰图及测风同期风向风能玫瑰图见图10。气象站多

7、年平均主导风向为NE-ENE扇区，所占频率分别为17.8%、13.9%，频率之和为31.7%；次主导风向为SE-SSE扇区，所占频率分别为8.9%、7.9%，频率之和为16.8%。测风同期主导风向、主导风能方向，与多年平均风向一致。图10 阳江气象站多年平均风向玫瑰图(1980-2009)3. 规划测风风资源分析阳江市滨海有多个测风点，如海陵岛闸坡海洋站和气象站、南鹏岛自动气象站，以及在阳东东平、阳西龙高山、阳西沙扒、南鹏岛上多个针对风能资源评估的测风塔。东平镇和龙高山为山地测风塔，对海上风电场代表性较差；南鹏岛为远离大陆的海岛测风塔，对海上风电场所规划场址代表性最好，然而迄今为止测风仅仅4个

8、月；沙扒测风塔位于阳西滨海潮滩。综合分析各测风点观测环境、观测要素和观测仪器、观测时间序列长短等因素，虽然沙扒测风塔(海拔5m)其东北向有龙高山，然而其位于海滨、地势平坦开阔、距离岸线不到1km，因此地形地貌和地理位置在现阶段较为适宜作为本次规划近海风能资源评估的代表测风塔，南鹏岛测风塔资料作为补充参考。(1) 风速与风功率密度测风塔80m高整年平均风速为6.1m/s，年平均风功率密度235 W/m2。按照“风电场风能资源评估方法GB/T18710-2002”，测风塔所在区域风功率密度属于12级。测风年在近30年中属于小风年，而且所选择沙扒测风塔受东北向龙高山的影响较大；同时根据南鹏岛现有4个

9、月的资料分析，阳江市所规划海上风电场场址80m高年平均风速可达7.08.0m/s之间，年平均风功率密度可达300500 W/m2，风能资源属34级。表11 不同层年平均风速统计表(m/s)测风层1050607080风速4.25.75.95.96.1风功率密度82189206208235不同高度层呈现出相同的变化特征，呈现出明显的冬季风占优的特征，11月至翌年3月风速和风功率密度较大；而夏季风期间510月平均风速和平均分功率密度较低。整年统计显示平均风速的日变化较小。图11 测风塔不同高度层平均风速月变化图12 测风塔不同高度层平均风速日变化示意图(2) 风切变指数由风速垂向切变可以看出，该海域

10、风速垂直方向变化不大，10m至50m层变化较大，而随着高度增加50m以上垂向切变非常小。图13 测风塔风速随高度变化曲线图(3) 湍流强度湍流是指风速、风向及其垂直分量的迅速扰动或不规律性，是重要的风况特征，其很大程度上取决于环境的粗糙度、地层稳定性和障碍物。陆地测塔受地表植被的干扰，其近地表测层的湍流强度较大；随着高度增加，地表植被的影响变小，湍流强度也逐渐变小。与陆地不同，由于海面宽阔且十分平坦，因此测塔各测层测层间的湍流强度变化不大，且均较小。综合湍流强度和强风湍流显示随着离地高度增加湍流强度降低，轮毂高度处湍流强度基本上小于0.12。根据国标GB/T18710-2002的规定，整年观测

11、期间强风湍流强度和主导风向湍流强度均属较小湍流强度等级。表12 湍流强度计算成果表综合湍流强度V15m/sV20m/sV25m/s100.2030.1860.1650.181500.1230.1190.1180.123600.1170.1130.1150.12700.1210.1080.1090.117800.1120.1060.110.115(4) 空气密度根据全国风能资源评价技术规定，利用当地气温、气压、水汽压等资料，由推荐下式计算平均空气密度。阳江年平均空气密度为1.184kg/m3，夏季空气密度小，冬季空气密度大，与风速年变化特征基本吻合，所以冬季风功率密度相对较大。(5) 风速和风能

12、频率分布统计测风塔80m层风速和风能分区间频率分布(图14)。80m层风速分布主要集中在1.0m/s11.0m/s 风速段，所占比例约为95%；风能主要集中在5.0m/s12.0m/s 风速段，所占比例约为80%，该海域风速、风能频率分布均比较集中。风速切入切出区间小时数约为7200h。图14 70m高度风速和风能频率分布直方图(6) 风向和风能方向频率统计根据测风塔测风数据，统计分析测风塔风向、风能频率(80m层)，(图15)。由不同方向上风速统计的频率玫瑰图可以看出，阳江海域风向主要集中在NNE、ENEESE方向上。风能频率玫瑰图显示，NNE方向风能频率接近50%，E向约20。风向频率集中

13、、强风向风速稳定、风能频率集中，有利于风机布置。 图15 风向频率与风能方向频率玫瑰图1. 测风规划阳江市海上风电规划3场址海陵、南鹏和沙扒，根据省政府相关规划，拟将海陵场址纳入首批特许权示范项目，拟开展前期工作，规划阶段就测风方案进行简单论述。阳江海陵岛海上风电场场址位于阳江市海陵岛南侧海域。场址用海约94 km2，水深在16.523.5m之间。场址东向约25km处南鹏岛有气象自动站资料，并且规划单位承建有100m高测风塔，于2011年4月1日开始测风；场址西北向约15km为闸坡海洋站测风站和气象台测风站；场址西向约50km处建有80m高滨海测风塔，且测风资料已满整年。目前已经根据现有沙扒测

14、风塔资料与WindSim计算流体动力学模型计算了场址内风资源分布概况，下阶段主要补充海上测风资料，验证现阶段风能资源评估的结果。因此从把握风能资源观测精确性、测风投入的经济性、施工安装的时效性等角度出发，阳江海陵岛海上风电场测风方案如下：场址内建100m高测风塔整年观测，采用多桩基础，建议选用海上型专用测风仪，能够连续记录1s测风资料，在满足风能资源评估的同时可以辅助台风研究；或增加至少两层台风观测专用超声风速仪。现阶段根据收集到沙扒整年测风资料，对应横澜岛整年测风资料，横澜岛长系列年、月、日统计资料，应用WindSim和WAsP对比计算了场址内风能资源概况。下阶段海上测风资料满整年后，综合利

15、用上述资料计算阳江海陵岛海上风电场场址内代表年的风能资源特征。二、海洋水文和气象1. 海洋水文阳江市附近海域有闸坡海洋水文观测站、北津港水文站，同时参考阳江核电、阳西电厂等滨海工程所做浪流潮等海洋水文条件的观测，给出阳江市海洋水文条件特征。(1) 潮汐闸坡海洋环境监测站，东经11149.0，北纬2135.0，有1957年4月至今的潮位观测资料。根据闸坡站的逐时潮位资料采用最小二乘法进行准调和分析，风电场海区的潮汐属不规则半日潮，在一个太阴日内有两个高潮和两个低潮，但相邻的高潮或低潮的高度不等，且涨潮历时与落潮历时也不相等。根据闸坡站的实测潮位资料统计，风电场海区的潮汐特征值如下(1985国家高

16、程基准，1985国家高程基准1956年黄海高程系0.205m，下同)：历年最高潮位3.99m历年最低潮位-1.45m多年平均高潮位1.36m多年平均低潮位-0.19m多年平均潮位0.58m多年平均潮差1.55m最大潮差4.36m平均涨潮历时5h50min平均落潮历时6h35min频率0.1的最高潮位4.84m频率0.5的最高潮位4.16m频率1的最高潮位3.90m频率2的最高潮位3.62m保证率97%的最低潮位-1.49m保证率99%的最低潮位-1.57m(2) 波浪规划场址处的海岸是北靠陆地、南临广阔的南海海面，风电场海区受波浪影响显著，尤其是南海频繁的台风浪。利用进入109117E，182

17、4N范围影响该海域的1960年1995年的历年台风资料，进行台风波浪的理论后报计算，计算出1960年1995年的波浪要素资料系列，并用P-型频率计算，得出该海域水深20m等深线处的各种概率的波浪要素如下：方向EESESESSESSSWSWWSW波要素重现期(m)(s)(m)(s)(m)(s)(m)(s)1007.911.28.011.38.111.47.611.0507.511.07.611.07.711.17.210.7257.110.77.310.87.310.86.710.4表13 阳江附近海域重现期波浪要素(3) 海流海流是指包括潮流成分在内的综合流动，从实测海流中分离出潮流部分，剩下

18、的非周期性流动为余流，它受风、海水密度分布不均匀性、大陆径流、海底地形以及岸线走向等影响。根据该海域冬季全潮水文观测结果，风电场海区属弱流区，落潮流历时大于涨潮流历时，落潮平均流速小于涨潮平均流速。风电场海区属不正规半日潮流区，潮流的运动形式为旋转流，潮流流速自表层至底层逐层递减，主流方向为西南西，基本与岸线平行。风电场海区余流较小，主要成分为沿岸流、潮汐产生的余流以及一定强度的风海流。(4) 泥沙输运和海床演变该海区沿岸无大江大河，仅有小溪独流入海。因此沉积的泥沙主要来自珠江入海泥沙在海域的扩散以及漠阳江下泄的泥沙。局部海岸、岸滩被侵蚀入海的泥沙数量不大。风电场海区含沙量不大，在0.010.

19、04kg/m3之间。大潮期含沙量平均值较高，中潮期次之，小潮期最小，但差距不大。悬沙含量高值区位于阳江港口沿海岸至岬角及双山岛一带，低值区则在离岸较远处，分布趋势大体上和海岸走向一致，悬沙含量呈现由近岸向海减少趋势。悬沙含量具有随流速的增大而提高的趋势，悬沙随潮汐变化与流速随潮汐变化的趋势基本一致。悬沙运移的特征与余流和悬沙含量分布特征密切相关，调查海区最大输沙量往往分布于强余流及高含沙量站层。输沙方向主要取决于余流方向。根据1881年英国1:30.4万海图和1963年版1:12万海图对比，该海区沿岸5m等深线基本没有变化，近岸的10m和20m等深线变化也不大，可以认为规划风电场海区近岸带基本

20、稳定。2 气象条件（1）阳江市气象要素特征统计阳江市地处北回归线以南，南临南海，属亚热带季风性气候。冬半年处于冷高压的东南缘，受冬季风影响，干燥少雨；夏半年处于西南季风与副热带东南季风的过程区，受来自海洋的夏季风影响，温暖多雨。同时南海的热带辐合带和台风活动有时也带来大风暴雨的天气。据阳江气象站和闸坡海洋站的长期观测资料统计，本地区多年平均气温为2223，一月份平均气温最低，为14.815.4；七月份平均气温最高，为28.128.6。历年极端最高气温阳江站为38.3，闸坡站为36.2。历年极端最低气温阳江站为-1.4，闸坡站为1.5。两地相对湿度的多年平均值都为81，全年中各月相对湿度变化不大

21、。与其它气象要素一样，相对湿度和季风现象密切相关，最高值发生在39月份的春季和夏季。阳江市是广东省多雨地区之一。年雨量分布呈双峰型，即冷空气降水和热带气旋(台风)降水，两者的量级相当。多年平均年降水量阳江站为2347.2mm；闸坡为1819.8mm。在一年中，各月的降水差异较大。49月为雨季，在这6个月中的降水量占全年总降水量的85%。在雨季，有明显的两个汛期。46月为前汛期，以冷空气降水为主；79月为后汛期，以热带气旋(台风)降水为主。这两个峰期都有着同等重要的影响。10月至次年3月为旱季，降水较少，平均每月不足100mm，尤其是11、12月和次年1月，其月平均降水不足50mm。冬半年受蒙古

22、冷高压影响，东北季风气流越过南岭后南下影响到本区。由于冷高压南移是周期性的，一旦南下的冷高压东移出海减弱，本地区处于脊后槽前天气形势，就会转吹偏东南风，因此冬半年常出现NE与偏SE风交替，但主导风向为NE风。夏半年冷高压开始减弱，太平洋副热带高压加强，NE风频率减少。夏季本地区处于西南季风与副热带东南季风的过程区，主要为SW风和ESE风。随着西太平洋副热带高压的周期性东退和西进，出现了两种气流的交替影响，同时南海的热带辐合带和台风活动有时也带来大风暴雨的天气。秋季SW风已减弱，东北季风开始强盛，出现了东北季风与东南季风交替的天气现象，偶有台风影响。根据阳江气象站19532009年资料统计各气象

23、要素特征值见表14。表14 阳江气象站主要气象要素特征值(1953-2009年)项 目单 位指 标发生时间气 温多年平均22.5多年极端最高38.32005.7.9多年极端最低-1.41955.1.12气 压多年平均hPa1010.0多年平均水汽压hPa23.1湿 度多年平均%80降水量多年平均年总量mm2336.1年最大降雨量mm3611.32001风 速多年最大风速m/s34.62008.9.24多年极大风速m/s52.52008.9.24 雷 暴多年平均d85.7（2）台风灾害与设计风速ZJ1:34级ZJ1:34级ZJ1:34级广东省是我国热带气旋影响最为频繁的省份，历史上在广东省登陆的

24、热带气旋超过登陆我国热带气旋总数的40。ZJ1:34级热带气旋对海上风电场有利也有弊，有利的一面是当热带气旋的风速低于风电机组的切出风速时，给海上风电场带来很好的满负荷发电机会，不利的一面是当强烈热带气旋带来的狂风超出风电机组的承载能力时，会对风电机组造成破坏性影响，此外，强烈热带气旋带来的风暴潮也可能对规划海域风电场造成一定的破坏性影响。根据中国气象局编制的台风年鉴、热带气旋年鉴资料分析，在广东沿海至福建厦门沿海地区登陆的热带气旋均可能严重影响规划海域。在1949年至2008年60年间，在广东沿海至福建厦门沿海地区登陆的热带气旋有247个，其中达到台风量级(中心最大风力32.7m/s)的有1

25、36个，年平均2.3个。根据近海风机承受风荷载强度等级，简单统计广东省沿海登录台风的不同强度的登陆路径。根据阵风系数(1.4)和一类、二类风机进行登陆台风强度路径的标识。可以发现，登陆台风瞬时风速超过70m/s的仅发生在湛江附近海域，其他海域的登陆台风风速一般小于70m/s，也就是说选择一类风机是安全的。登陆该区域的热带气旋一般集中在610月(约占9成)，登陆时间最早的是2008年4月19日在广东省阳东县登陆的0801号台风，登陆时间最迟的是1974年12月2日在广东省台山市登陆的7427号台风。广东沿海和海上是我国台风影响最为频繁的地区，但台风对广东海上风电发展的影响和应对措施、预防策略等的研究还很初步，建议尽快开展广东台风对海上风电发展的影响研究。风速、风向受局部地形影响显著。考虑到闸坡海洋环境监测站与规划海上风电场地理位置近似，选用该站作为风电场风向、风速的参证站。根据闸坡海洋站19612003年年最大风速观测资料，通过次数和时距换算以及高度订正后，采用极值型概率分布进行频率分析。即闸坡海洋站离地10m高五十年一遇10min平均最大风速为42.5m/s。