風(fēng)力發(fā)電是可再生能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。相對(duì)于陸地風(fēng)電項(xiàng)目的如火如荼發(fā)展，海上風(fēng)電的開發(fā)在我國(guó)尚處于起步階段。近年來，發(fā)展海上風(fēng)電已逐漸成為世界各國(guó)共識(shí)。我國(guó)“十二五”規(guī)劃中提出，2015 年建成500 萬千瓦、2020年建成3000萬千瓦的海上風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)。而截至2012 年底，我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量?jī)H約40 萬千瓦，推進(jìn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于預(yù)期。我國(guó)海上風(fēng)電開發(fā)進(jìn)展緩慢，技術(shù)力量薄弱是原因之一。
海上風(fēng)電場(chǎng)海域范圍較大，常常多達(dá)上百臺(tái)機(jī)組散布于幾十甚至上百平方公里海域范圍內(nèi)，在施工建設(shè)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，需要隨時(shí)掌握每一個(gè)機(jī)位的潮汐潮流信息。傳統(tǒng)的潮汐預(yù)報(bào)采用查表等方式，只能查詢某一點(diǎn)潮汐信息，不能查詢潮流。傳統(tǒng)基于正交曲線的潮流預(yù)報(bào)系統(tǒng)，難以刻畫該海域復(fù)雜的潮流變化，并不適用于海上風(fēng)電場(chǎng)復(fù)雜的海域水動(dòng)力環(huán)境。開展高分辨率的潮汐潮流預(yù)報(bào)查詢系統(tǒng)的研究，進(jìn)而開發(fā)出適用于海上風(fēng)電場(chǎng)的潮汐潮流預(yù)報(bào)系統(tǒng)很有必要。
1.研究區(qū)域概況
研究海域位于興化灣外側(cè)，南日島東北側(cè)。興化灣位于福建省沿海中段，海灣總面積619.4 平方公里。興化灣口朝向東南，出南日群島與臺(tái)灣海峽相通。規(guī)劃海上風(fēng)電場(chǎng)位于興化灣與臺(tái)灣海峽連接相通處，規(guī)劃面積約80km2(如圖1 所示)。
2.FVCOM模式
2.1模式特點(diǎn)
FVCOM 模式是由馬薩諸塞大學(xué)海洋科技研究院和伍茲霍爾海洋研究所聯(lián)合開發(fā)的無結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格架構(gòu)、有限體積、自由表面、三維原始方程海洋數(shù)值模型，其原始方程主要包含動(dòng)量方程、質(zhì)量連續(xù)方程以及溫度、鹽度和密度方程，在物理和數(shù)學(xué)上用垂向湍流閉合模型及水平湍流閉合模型對(duì)方程組進(jìn)行閉合。在垂向上適用滓坐標(biāo)系對(duì)不規(guī)則底部地形進(jìn)行擬合，在水平上利用無結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格對(duì)水平計(jì)算區(qū)域進(jìn)行空間離散。在數(shù)值計(jì)算上，利用對(duì)水平三角形控制體進(jìn)行通量有限體積積分的方式對(duì)控制方程進(jìn)行離散求解。該有限體積積分方法結(jié)合了有限元方法的自由幾何擬和特性和有限差分方法的離散結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及計(jì)算高效的特性，從而能綜合這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。通過FV原COM 在近岸海域的實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果表明，F(xiàn)VCOM 在地形復(fù)雜海域的模擬具有比其他模式更好的結(jié)果。
2.2模式基本架構(gòu)
模式的運(yùn)行框架如圖2 所示。
