風資源是可再生能源的重要組成部分，發(fā)展風力發(fā)電可以幫助電力系統(tǒng)去碳以應(yīng)對氣候變暖。海上風電資源優(yōu)質(zhì)，開發(fā)空間大。然而，海上風資源在不同時間尺度上波動性很大。海上風資源能否成為可靠的能源受到了質(zhì)疑。海上風電的主要氣象驅(qū)動因素功率是風速，主要取決于大氣環(huán)流，大尺度大氣環(huán)流型可以有效地捕捉海上風力發(fā)電變率。

南京大學大氣科學學院袁慧玲教授課題組進一步利用自組織映射的方法對中國南海的大氣環(huán)流進行聚類，該聚類方法綜合考慮了環(huán)流的空間結(jié)構(gòu)、影響南海風的環(huán)流區(qū)域。聚類后的天氣型可以有效識別驅(qū)動風力發(fā)電變化的天氣系統(tǒng)，尤其是在多天時間尺度上。四個季節(jié)的風電容量因子重建與實際容量因子有很強的相關(guān)性。此外，我們計算了不同天氣型下的風電間歇性和互補性。在部分天氣型影響下，沿海地區(qū)的高度互補性可以減少風力發(fā)電波動的影響。所提出的方法有益于風資源評估和表征，并且對風電場的空間規(guī)劃給出指導(dǎo)來增強風電互補性。

圖1. 2012年中國南海的小時容量系數(shù)的時間序列圖。時間軸以天氣型相對應(yīng)的顏色突出顯示。

圖2.根據(jù)ERA5計算的季節(jié)容量因子與根據(jù)天氣型重建的季節(jié)容量因字子之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)。統(tǒng)計顯著性大于95%的區(qū)域以黑色網(wǎng)格突出顯示。

該成果以“Offshore wind resource assessment by characterizing weather regimes based on self-organizing map”為題發(fā)表于《Environmental Research Letters》（2022年影響因子為6.947）。論文第一作者為碩士生楊尚上，通訊作者為袁慧玲教授，南方科技大學地球與空間科學系的董莉教授為合作者。本研究受到深圳科技計劃 (Grant No. 20200925160922002)，國家自然科學基金（42075187, 41975060）等的支持。Yang, S., H. Yuan*, L. Dong, 2022: Offshore wind resource assessment by characterizing weather regimes based on self-organizing map. Environmental Research Letters. 17, 124009. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aca2c2

來源：南京大學大氣科學學院