潮流基于FVCOM舟山群岛海域潮流能要求

摘要：潮流能属于海洋可再生能源，潮流能的开发利用对于维持人类社会可持续进展、改善全球生态环境以及解决能源短缺不足具有重要作用。而开发利用潮流能的第一步就是对具有潮流能开发潜力的站址进行潮流能资源的评估，传统的潮流能评估策略如Flux法和Farm法往往基于潮流能能通量来进行计算，并没有考虑其他潮流能特点量对潮流能开发利用的限制，并且传统的潮流能评估策略在对潮流能论述可开发量进行计算时，没有考虑潮流能发电机对水动力环境的影响,往往会高估潮流能论述可开发量。现有的基于数值模型的潮流能评估策略在计算论述可开发量时，虽然以不同的策略考虑了上面陈述的影响，但对潮流能发电机的模拟不够细致，并不能针对具体的潮流能开发案例进行浅析评估。基于以上理由，本论文利用FVCOM数值方式，采取无结构、可变分辨率的不规则三角形网格系统，建立了包括长江口附近、杭州湾、舟山群岛海域的三维潮汐潮流模型，并利用3个验潮站实测潮位数据与5个ADCP实测流速流向资料对模型进行了验证，验证结果表明该模型能够准确的模拟出模拟海域的潮汐潮流特点。通过模型计算结果本论文计算了水道中潮流的平均流速大小、流速大小的概率分布，流速不对称性、流向的旋转型、潮流主轴方向、潮流能蕴藏量等潮流能特点值并针对上面陈述的特点值对舟山群岛海域重点水道的潮流能资源情况进行了评估。本论文在上面陈述的三维大区域模型的基础上嵌套了二维小区域模型，并利用增加模型中部分网格的底摩擦系数来模拟潮流能发电机对潮流能的抽取，其中额外增加的底摩擦系数是根据潮流能底摩擦耗散公式与潮流能发电机的额定转子效率（即潮流能发电机抽取潮流能的效率）之间的联系确定的。本论文利用修改后的模型对潮流能发电机阵列对水动力场的影响进行了探讨浅析得出结论：潮流能发电机阵列不会在大范围内对水道周围的水动力环境产生显著影响，在5km以内潮流能发电机阵列对潮位的影响在10cm以内，对潮流的影响在75cm/s以内，对流向的影响在15°以内。在考虑了潮流能发电机对水动力场的影响的情况下结合Farm法计算得出龟山航门水道的潮流能论述可开发量为10.312MW，而未考虑上面陈述的影响的潮流能论述可开发量为12.081MW。关键词：潮流能论文潮流能论述可开发量论文潮流能发电机对水动力环境的影响论文FVCOM论文
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摘要5-6

Abstract6-9

0 绪论9-26

0.1 引言9

0.2 潮汐论述基础9-11

0.3 潮流能特点量计算11-13

0.4 潮流能站址的选划13

0.5 潮流能发电装置类型13-14

0.6 潮流能评估的探讨近况14-20

0.6.1 国外潮流能评估探讨近况14-17

0.6.2 国内潮流能资源评估近况17-19

0.6.3 评估策略总结19-20

0.7 潮流能发电机对水动力环境的影响20-24

0.8 潮流能发电机对水动力环境影响的数值探讨近况24-25

0.9 本论文主要内容25-26

0.10 主要革新点26

1 FVCOM 数值方式介绍26-30

1.1 方式特点26-27

1.2 制约方程组27

1.3 σ坐标下的制约方程27-29

1.4 二维（垂向平均）方程组29-30

1.5 三角形网格的设计30

2 舟山群岛海域水动力模型的建立和验证30-41

2.1 探讨区域介绍30-32

2.2 计算区域与网格剖分32-33

2.3 海岸线与海底地形33-34

2.4 模型初始条件及边界条件34-35

2.5 水动力模型的验证35-41

2.5.1 潮位验证36-37

2.5.2 潮流验证37-41

3 舟山群岛海域潮流能估算41-49

3.1 流速特点量计算41-46

3.1.1 平均流速与最大流速41-43

3.1.2 流速的概率分布43-46

3.1.3 流速的不对称性46

3.2 流向特点量的计算46-47

3.3 潮流能蕴藏量及论述可开发量47

3.4 计算结果及结论47-49

4 潮流能发电机对水动力环境影响的数值模拟49-76

4.1 探讨策略49-51

4.1.1 探讨区域的选取49-50

4.1.2 计算策略及模型嵌套50

4.1.3 模型修改50-51

4.2 二维水动力模型的建立51-53

4.3 二维水动力模型的验证53-56

4.4 潮流能发电机的模拟56-57

4.5 计算结果浅析57-76

4.5.1 潮流能发电机对当地潮汐特点的影响57-60

4.5.2 潮流能发电机对潮位的影响60-67

4.5.3 潮流能发电机对潮流的影响67-74

4.5.4 潮流能论述可开发量74-76

4.6 小结76

5 结论及展望76-79

5.1 结论76-78

5.2 展望78-79