[发明专利]一种海洋模型数值模拟的潮流能资源评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋能开发技术，具体涉及潮流能资源的评估方法。

背景技术

海洋能具有可再生性和不污染环境等特点，是具有战略意义的亟待开发利用的“取之不竭”的新能源。我国海域辽阔，海洋能资源蕴藏量丰富，开发利用海洋能是解决我国沿海和海岛地区能源短缺的一个重要途径，对于促进我国经济的可持续发展具有重要意义。

潮流能是一种重要的海洋能能资源，分布范围广，极具开发利用价值。海洋潮流能的蕴藏量及其分布是潮流能开发项目设立、设备建设、技术研发的重要前提，科学、准确的评估海洋潮流能资源的蕴藏量对于潮流能的开发利用至关重要。目前，还没有完善准确的潮流能资源的评估方法，不适应海洋潮流能开发利用技术发展的需要。

发明内容

针对目前海洋潮流能开发利用技术发展的需要，本发明推出一种潮流能资源评估的新方法，其目的在于利用非结构化网格的海洋数值模型，模拟潮流流速分布，计算潮流能流密度，进行潮流能资源评估。

本发明涉及的海洋模型数值模拟的潮流能资源评估方法的步骤包括：

第1步、选取潮流能估算的目标海域，选择对应范围的海图资料；

第2步、完成不同分辨率所选海图的拼接工作；从收集到的基础地理信息库提取目标海域相关地形和岸界信息进行补充，采用插值方法完成目标海域高精度地形数据产品的制作；

第3步、将现场调查测得的水深地形数据资料与卫星数据结合，得到目标海域水深地形数据；

第4步、对目标海域的计算区域进行非结构化网格配置，构造海洋模型；

第5步、依附第4步得到的非结构化网格，配置海洋模型运行需要的初始温盐场；依靠调和常数来进行开边界条件设置，所采用的调和常数全部来自于伴随同化的潮汐模型模拟结果，分别为M₂、S₂、N₂、K₁、K₂、O₁、P₁、Q₁8个分潮；

第6步、利用所构造的海洋模型进行数值模拟，计算获得潮流流速，并对流速结果进行验证；

第7步、依附第6步海洋模型计算的流速结果，根据潮流能计算公式，进行海水潮流能能流密度计算；

第8步、依据第7步获得的潮流能能流密度分布情况，选取目标海域中能流密度较大的断面，计算潮流能蕴藏量较大断面的潮流能蕴藏量、可开发潮流能功率，并进行潮流能资源类别划分；

第9步通过可视化技术将潮流能蕴藏量、可开发潮流能功率以及潮流能资源类别的结果直观展示出来。

上述第1步中的海图是指航海必需的精确测绘海洋水域和沿岸地物的专门地图，按一定的比例尺和投影方法绘制而成；所述海图资料主要内容包括：岸形、岛屿、礁石、水深、航标以及无线电导航台分布等。

上述第2步中的插值方法是指在离散数据的基础上补插连续函数，使得连续曲线通过全部给定的离散数据点。利用插值方法可通过函数在有限个点处的取值状况，估算出函数在其他点处的近似值。

上述第4步非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元，即与网格剖分区域内的不同内点相连的网格数目不同。

上述第5步中提到的调和常数是指分潮的振幅与迟角。

上述第6步中进行数值模拟的海洋模型包括可以进行温度、盐度、流场或海洋生态预报的基于非结构化网格的海洋模型。

为了确保海洋模型运算结果的可靠性，对上述第6步中海洋模型运算结果进行验证，分别对水位、流速、流向的模拟结果与实测数据进行比较，如误误差超过10%，则使用数据同化方法或通过海洋模型中的参数优化方法，改进并运行该海洋模型，直至误差符合要求而转入下一步骤。

上述第7步中所述的能流密度，又称功率密度，是单位时间通过单位迎流面积的潮流能量，平均功率密度P计算公式为：

P=12ρ1T∫0TV3dt]]>