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。相對于陸地風(fēng)電項目的如火如荼發(fā)展，海上風(fēng)電的開發(fā)在我國尚處于起步階段。近年來，發(fā)展海上風(fēng)電已逐漸成為世界各國共識。我國“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，我國海上風(fēng)電裝機容量僅約40 萬千瓦，推進速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于預(yù)期。我國海上風(fēng)電開發(fā)進展緩慢，技術(shù)力量薄弱是原因之一。
海上風(fēng)電場海域范圍較大，常常多達(dá)上百臺機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)及運營維護中，需要隨時掌握每一個機位的潮汐潮流信息。傳統(tǒng)的潮汐預(yù)報采用查表等方式，只能查詢某一點潮汐信息，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)電場復(fù)雜的海域水動力環(huán)境。開展高分辨率的潮汐潮流預(yù)報查詢系統(tǒng)的研究，進而開發(fā)出適用于海上風(fēng)電場的潮汐潮流預(yù)報系統(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，出南日群島與臺灣海峽相通。規(guī)劃海上風(fēng)電場位于興化灣與臺灣海峽連接相通處，規(guī)劃面積約80km2(如圖1 所示)。
2.FVCOM模式
2.1模式特點
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方程組進行閉合。在垂向上適用滓坐標(biāo)系對不規(guī)則底部地形進行擬合，在水平上利用無結(jié)構(gòu)三角形網(wǎng)格對水平計算區(qū)域進行空間離散。在數(shù)值計算上，利用對水平三角形控制體進行通量有限體積積分的方式對控制方程進行離散求解。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)簡單及計算高效的特性，從而能綜合這兩種方法的優(yōu)點。通過FV原COM 在近岸海域的實驗對比結(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)
模式的運行框架如圖2 所示。
