华山观风电场风能资源评价

利用华山观风电场40 m测风塔2005年4月至2008年3月的测风资料，计算了平均风速、风速频率、风向频率、各方向风能、风功率密度及有效风速时数等各项风能参数，依据国标《风电场风能资源评估方法》（GB/T 18710-2002）中风功率密度等级划分标准对风电场的风能资源进行了评价，并利用距风电场最近的钟祥气象站的累年及同期气象资料，对测风期间的测风背景进行了分析。结果表明：风电场各高度年平均风速在55～57 m/s，年平均风功率密度在190～205 W/m2，年有效风速百分率在808%～823%；华山观主导风向与次多风向完全相反，不同高度两个方向合计频率在449%～505%；各风向风能分布比风向频率更加集中，不同高度主导风向的能量占478%～606%；风功率密度接近3级，具有一定开发利用价值，技术可开发量约3万kW；华山观风电场测风是在年平均风速小于多年平均风速的气候背景下进行的。     

鲁西北海上风资料检验评估分析与实用性建议

目前鲁西北沿海获取的海上风资料可能不准确,东营市气象局经考察研究建设了海面以上10m左右标准站。将东营海区其他几个石油平台站与之进行对比检验评估,发现观测风速失准、风速较实况明显偏小,建设的标准站受石油平台影响东南风风速也偏小,但总体能够代表海面上10m左右风速实况。鉴于目前众多海洋气象观测站高度不具代表性且维护困难、风速失准,建议全省集中建设几个海上风观测标准站并加强维护和质量考核,以其准确的海上风观测资料为全省海洋气象预报服务提供可靠的保障。     

1958～2013年武汉市低空风速变化特征分析

采用武汉市1958~2013年逐日探空风资料,利用离差系数、气候倾向率、小波分析、Yamoto突变检验(信噪比指数)等方法,系统揭示该地低空(500、1 000、1 500、2 000 m)年、季、月平均风速的周期性与非周期性变化,通过指数曲线拟合揭示风速随高度变化特征。结果表明:(1)各层月平均风速均为双峰双谷型,7月、3~4月为峰,6月、9~10月为谷,7月达7.0~8.1m/s,谷值仅5.4~5.9m/s,即春夏季风速大,秋季小;(2)风速随高度上升呈线性或指数增加,地面至500m年、季平均风速增加约3.8~4.0m/s(地面仅约2.0m/s),a为0.241~0.294,从500m到2 000m年平均风速从5.9m/s升到6.9m/s,其中冬春季快,秋季慢,风廓线指数a为0.066~0.170;(3)各层年平均风速均呈减小趋势,1 500m、2 000m层达显著,每10a分别减小0.063m/s和0.074m/s,秋季减小显著,夏季减少不明显;(4)月平均风速离差系数为双峰双谷型(500 m为单峰型除外),主峰6~8月离差系数达0.15以上,1月为次峰,这些月风速年际变化大;(5)各层年平均风速周期均有12~30a(2 000m除外)、2~4a,500m层则为7~8a(仅1960’s),前者对应夏秋季,后者对应冬春季;(6)年、季平均风速均在1983~1986年突变上升和1991~1993年突变下降,且突变次数随高度减少,500m层最多,2 000m层除秋季外无突变。深刻认识这些特征可为本地区山区风电场规划、选址、设计、运营提供技术支撑。     

湖北省丘陵山区风能资源特征分析

利用分布在湖北省丘陵山区的12个70 m（80 m）高测风塔一整年的资料，对我省丘陵山区风能资源的若干特征进行了较为详尽的对比分析，找出其中普遍的规律。结果表明：（1）我省山区风速季节变化为春季大，夏季和秋季较小；风速日变化为夜间大白天小，且变化幅度相对较大的测风塔主要分布在低山和中山区域；（2）有效风速频率在79%～92%，破坏性风速出现少；（3）风向频率较为集中，主要分布在偏南和偏北两个相反的方位；（4）风速随高度变化较复杂，10～30 m高度风速增加幅度较大，部分地区30～80 m高度存在等风层或风速随高度减小的情况；（5）有效风速段、大风及主导风向下的湍流强度均为中等。研究成果对湖北省，甚至是南方山区风能资源的合理开发利用将有所裨益     

德州气象灾害强度变化及对粮食作物减产的影响

根据德州市1978-2013年灾情数据和粮食总播种面积、总产、单产资料,利用数理统计方法对气象灾害的强度变化和粮食减产量之间的关系进行分析。结果表明:几乎每年都有气象灾害影响,影响最大的时段主要集中在20世纪80年代末至90年代初。干旱、洪涝、风雹3类灾害总体年际波动变化大,受灾比和成灾比变化趋势不一致,受灾比上升明显,成灾比缓慢下降;新世纪后干旱强度减弱,洪涝强度增加,风雹致灾强度基本稳定;3类灾害造成的粮食损失量均为上升趋势,洪涝造成的粮食损失量上升最明显,以5.9×10~4t/10a的速度增加;粮食减产风险较高的时段集中出现在80年代末90年代初和新世纪初期,高风险年约占1%,其余时段大都为小低风险。     

基于多模式的乌江流域径流对气候变化的响应研究

采用经统计降尺度与偏差订正的4种全球气候模式(GFDL-ESM2M,HadGEM2-ES,IPSL-CM5A-LR和MIROC5)1861 ～ 2005年的历史气候模拟试验和2006 ～ 2018年的RCP4.5情景预估资料,驱动SWAT水文模型,分析了1861～2018年乌江流域气候变化特征及其对径流的影响.同时,采用1861～2018年4种全球气候模式在工业革命前控制试验(piControl)数据,对比分析了"自然"和"人为+自然"强迫下流域气候及径流变化的差异.研究结果表明:(1)1861～2018年乌江流域平均气温呈现显著上升趋势,气温倾向率为0.03℃/10a;降水呈显著下降趋势,降水倾向率为-10.9 mm/10a.流域主要水文控制站武隆站年平均流量呈显著下降趋势,倾向率为-20.8 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-10.8、-46.1、-20.1、-5.9 m3/s/10a,均呈显著下降趋势;枯水极值流量倾向率为-7.6 m3/s/10a,丰水极值流量倾向率为-43.5 m3/s/10a,下降趋势显著.(2)"自然"强迫控制试验下,1861～2018年乌江流域年平均气温无明显变化趋势;降水则为不显著上升趋势,倾向率为1.9 mm/10a;年平均流量呈微弱上升趋势,倾向率为0.1 m3/s/10a;四季平均流量倾向率分别为-1.1、-18.6、11.0、8.9 m3/s/10a,春季平均流量不显著下降,夏季显著下降,秋季不显著上升,冬季显著上升;枯水极值流量倾向率为2.5 m3/s/10a,丰水极值流量为-9.5 m3/s/10a,变化趋势均不显著.(3)相对"自然"强迫序列,人类活动引起的气候变化导致1861 ～ 2018年乌江四季平均流量分别减少7.1％、9.7％、8.7％、11.9％;枯水与丰水极值流量分别下降9.3％和5.0％.     

安徽省沿江地区棉花生长季气候变化特征及其对产量的影响

为进一步了解安徽省沿江地区棉花生长季气候变化特征及其对产量的影响，以安徽省沿江地区12个棉花主产市、县气象观测站1961～2010年逐日平均气温、降水量和日照时数气象数据为基础，采用线性趋势法和Mann Kendall非参数检验法，分析了平均气温、≥10℃积温、降水量、日照时数等气象要素的变化特征，并讨论其变化对棉花气象产量的影响。结果表明：近50 a，安徽省沿江地区棉花生长季平均气温和≥10℃积温均呈明显增加趋势(P<001)，平均每10 a分别增加016℃和3713℃·d；降水量无明显变化趋势(P>005)；日照时数显著减少(P<001)，平均每10 a减少4692 h。棉花气象产量与生长季降水量、日照时数呈极显著相关关系，与平均气温、≥10℃积温相关不明显；平均气温、≥10℃积温和日照时数的增加均有利于棉花产量的提高，而降水过多不利于棉花产量的形成     

恩施州气象站雾日变化趋势及原因分析

选取恩施州8个国家气象站1960~2015年地面气象观测资料,利用相关、线性倾向估计、M-K突变检验等方法对该地雾日变化趋势进行分析,并对雾日变化原因进行初步探寻。结果表明:2000~2015年恩施州各站雾日空间分布较1960~1999年发生了较大变化,SW-NE向带状大值中心被切断,出现了NW-SE向的雾日小值分布带;近56年除宣恩年雾日持续减少外,各站年雾日均在20世纪60、70年代突变后增多,20世纪末期减少并于2012年再次突变,州西南部最先增减、西北部其次、东部最慢,特别是近16年来年雾日显著减少,州北部站点(–40~–20 d·(10 a)~(–1))减少比南部(约–4 d·(10 a)~(–1))快;各站雾日变化和风速均呈负相关,和相对湿度均呈正相关,而气温和降水对不同站点雾日变化的影响则存在差异;近16年恩施州低山山地(恩施、来凤、宣恩、建始)雾日减少主要和气温升高、风速增加有关,中山山地(咸丰、利川)雾日减少主要与相对湿度减少有关。     

洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

秦巴山区降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力时空变化特征的研究对区域土壤侵蚀风险评估及水土保持规划具有重要的意义。利用秦巴山区及周边地区共63个气象站1961~2016年的逐日降雨量数据计算各站的降雨侵蚀力，借助Kriging空间插值法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验等方法分析了秦巴山区降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明：秦巴山区年均降雨侵蚀力为3 696 MJ·mm/(hm²·h·a)，年内变化呈单峰型，7月最大，占全年的26.6%；四季中，夏季最大，冬季最小。代际间，20世纪80年代的降雨侵蚀力最大，90年代最小。年际间，年降雨侵蚀力存在明显的阶段性，但未表现出显著的趋势性和突变性特征。秦巴山区多年平均降雨侵蚀力呈南高北低的分布格局，不同地区年均降雨侵蚀力变化于787~8 858 MJ·mm/(hm²·h·a)之间；整体而言，年降雨侵蚀力随纬度增加而减小，随海拔升高而减小。     

上海近海海域低层风特性分析

基于南汇和奉贤两个海上测风塔观测资料,采用数值统计分析方法,研究了上海近海海域低层风特征,包括风切变指数特征、风的阵性特征和湍流强度特征。结果表明,上海近海10~70 m高度风切变指数在0.09左右,阵风系数在1.20左右,均小于《建筑结构荷载规范》的推荐值。随着风速的增大,风切变指数和阵风系数均呈减小的变化。当风力等级在4级及以上时,切变指数可靠性较好,阵风系数变化较小,湍流强度基本相等。上海近海阵风系数和湍流强度均随着高度的增加而减小,在40 m以上时都趋于稳定。研究结果可为上海近海风资源评价、重大工程规划设计和施工建设以及区域防灾减灾实践提供科学依据和参考。     

Exploitation of renewable energy resources for environment‐friendly sustainable development in Saudi Arabia

The recent increase in energy costs, driven by a surge in oil prices, has increased world‐wide efforts on the exploitation of renewable/wind energy resources for environment‐friendly sustainable development and to mitigate future energy challenges. Moreover, experience in the wind energy industry has reached high levels in the field of manufacturing and application. This inevitably increases the merits of wind energy exploitation. In order to exploit wind resources, through the establishment of wind power plants, specific attention must be focused on the characteristics of wind and wind machines. The literature indicates that wind‐energy resources are relatively better along coastlines. In the present study, long‐term hourly mean wind speed data for the period 1986–2003, recorded at Dhahran (Eastern Coastal region, Saudi Arabia), has been analysed to examine the wind characteristics including (but not limited to): yearly/monthly/diurnal variations of wind speed, frequency distribution of wind speed, impact of hub‐height/machine‐size on energy production, etc. Data have been checked/validated for completeness. Data analysis indicated that long‐term monthly average wind speeds ranged from 3.8 to 5.8 m/s.

Concurrently, the study determined monthly average daily energy generation from different sizes of commercial wind machines (150, 250, 600 kW, etc.) to assess the impact of wind machine size on energy yield. The study also estimated annual energy production (MWh/year) from wind farms of different capacities (3, 6, 12, 24 MW, etc.) by utilising different commercial wind energy conversion systems (WECS). It was observed that, for a given 6 MW wind farm size, a cluster of 150 kW wind machines (at 50 m hub‐height) yielded about 32% more energy when compared to a cluster of 600 kW wind machines. The study also estimated the cost of wind‐based electricity (COE, US$/kWh) by using different capacities of commercial WECS. It was found that the COE per kWh is 0.045 US$/kWh for 150 kW wind machine (at 50 m hub‐height) whereas COE was 0.039 US$/kWh for 600 kW wind machine (at 50 m hub‐height). The study also dealt with wind turbine characteristics (such as capacity factor and availability factor). These characteristics are important indicators of wind turbine performance evaluation.     

MM5与CALMET对北京地区风能资源的初步模拟

利用MM5与CALMET模拟了北京地区10、30、50和70 m高度的风速和风功率密度分布，结果表明：各高度层风速与风功率密度的地域分布具有一致性，模拟的风速最大区位于门头沟西北部，而昌平西部、房山北部及延庆西部的风速次之，风速最小区位于顺义和东部城区；风功率密度的模拟显示京西地区和西北部地区的风资源较为丰富，北京东部、东南部和东北部及市区周边的风资源相对较小，开发潜力低。利用3座测风塔和3个气象站风速观测数据对模拟结果进行了初步检验，表明MM5与CALMET基本能模拟出风速的月变化和日变化特征，模拟和观测具有较好相关性，但模式存在对黄草梁和北梁地区模拟结果偏高、对涧沟地区模拟结果偏低的系统性误差，这可能与模拟区域地形复杂及模式自身分辨率不够等有关。     

湖北侧长江三峡河谷地形对风速的影响

选取地处长江三峡河谷(湖北侧)的香溪长江公路大桥桥位区(郭家坝站)附近沿江3个气象站、6个自动站多年的风速、风向资料进行对比分析,讨论了峡谷对河谷内不同区域风速的不同影响。结果表明:在水平方向上,烟墩堡、郭家坝、庙堡等临江3站平均风速偏大、最大风速及极大风速出现大值频次偏高,狭管效应明显,其余非临江站则受局地地形遮蔽影响平均风速偏小、最大风速及极大风速出现大值频率偏低;在垂直方向上,150 m以下风速几乎没有明显的高度变化,实测风廓线指数几乎为0;桥位处阵风性强,阵风系数为1.56。     

Ecological risk as a tool for evaluating the effects of offshore wind farm construction in the North Sea

Offshore wind power generation represents a chance to supply energy in a more sustainable way; however, the ecological risks associated with the construction and operation of offshore wind farms are still largely unknown. This paper uses the concept of ecological risk for analysing ecological changes during construction of offshore wind farms. “Ecological risk” is defined as the potentially reduced ability of providing ecosystem services. The ERSEM ecosystem model allows assessing ecological risk based on a number of selected variables (integrity indicators) and under the assumption that increased suspended matter concentration during construction of wind farms affects ecosystem functioning. We conclude that ecological risk is adequate to describe the effects of wind farm constructions, although the computation procedure still needs to be refined and the choice of indicators further optimised. In this context, the choice of indicators available in modelling as well as in monitoring time-series may offer the way forward.     

能源消费与环境污染的边限协整分析

能源的使用是导致环境恶化的主要原因之一,所以研究能源消费与不同污染物之间的关系就很有必要。本文以1985-2007年的年度数据为样本,建立了自回归分布滞后—误差修正模型,并运用边限检验对我国的能源消费与环境污染之间的关系进行了实证研究。研究结果表明:长期来看能源消费总量、煤炭占能源消费总量的比重和水电、核电、风电占能源消费总量的比重对SO2的排放有重要影响,但是对工业烟尘排放量来说只有水电、核电、风电占能源消费总量的比重的影响是显著的;短期来看煤炭占能源消费总量的比重对SO2排放的影响是显著的,能源消费总量和水电、核电、风电占能源消费总量的比重对工业烟尘的排放有显著影响。由于能源消费总量和结构对不同污染物的长期和短期影响存在较大差异,所以在治理时应区别对待。     

屋顶可用太阳能资源评估研究——以2000年江苏省数据为例

传统的太阳能资源评估方法是直接评估太阳能的理论储量，极少考虑太阳能使用的具体情景。基于防范传统能源使用风险的需要，根据长期观测得到的太阳辐射数据，结合太阳辐射的地理分布特征和利用太阳能的具体情形，选用技术比较成熟且易于并网使用的屋顶光伏系统作为评价依据，借助于GIS的空间分析功能，把太阳能的自然属性和社会属性结合起来，〖JP2〗建立了屋顶可用太阳能资源评估方法模型，并以江苏省为例对当地可用的太阳能资源进行了评估验证。通过分析发现，与单纯的评估太阳能理论储量相比，用屋顶可用太阳能资源评估方法得出的结果真实可信，更加符合太阳能使用的实际情形，可以直接为当地防范传统能源风险及制定能源发展规划所用     

Levellised electricity cost for wind and PV–diesel hybrid system in Oman at selected sites

Solar and wind energy data available for Oman indicate that these two resources are likely to play an important role in the future energy generation in this country. In this paper, a model is designed to assess wind and solar power cost per kWh of energy produced using different sizes of wind machines and photovoltaic (PV) panels at two sites in Oman, which then can be generalised for other locations in Oman. Hourly values of wind speed and solar radiation recorded for several years are used for these locations. The wind profiles from Thumrait and Masirah island are modelled using the Weibull distribution. The cost of wind-based energy is calculated for both locations using different sizes of turbines. Furthermore, this paper presents a study carried out to investigate the economics of using PV only and PV with battery as an energy fuel saver in two villages. The results show that the PV energy utilisation is an attractive option with an energy cost of the selected PV ranges between 0.128 and 0.144 $/kWh at 7.55% discount rate compared to an operating cost of 0.128–0.558 $\kWh for diesel generation, considering the capital cost of diesel units as sunk.