宁波东方理工大学-世界风能大会WWEC.pdf

1、世界风能大会WWEC 2025宁波东方理工宁波东方理工大学大学陈云天陈云天2025-12-04 极端风速变化及其对风电韧性的影响极端风速变化及其对风电韧性的影响1世界风能大会WWEC 20252世界风能大会WWEC 20253世界风能大会WWEC 20254世界风能大会WWEC 202555世界风能大会WWEC 202566世界风能大会WWEC 2025截至2022年，全球海上风电装机总量为64.3吉瓦（GWEC,2023）为将全球温升控制在1.5C以内，海上风电装机容量预计需增长至494吉瓦（IRENA,2023）Background 海上风电市场发展态势7世界风能大会WWEC 2025Ba

2、ckground风场选址多依循气候平稳态假说。气候平稳态假说。8世界风能大会WWEC 2025Background风场选址多依循气候平稳态假说。气候平稳态假说。默认气候状况与过往相同，以历史观测资料推断未来情形。9世界风能大会WWEC 2025Background风场选址多依循气候平稳态假说。气候平稳态假说。默认气候状况与过往相同，以历史观测资料推断未来情形。风场选址主要依托测风塔对历史风速的观测，其观测时长普遍短于五年。10世界风能大会WWEC 2025(Young and Ribal,Science,2019)百年一遇风浪事件发生率的百分比变化(Meucci et al.,Sci.Adv,

3、2020)基于卫星观测数据的百分之九十分位风速变化趋势Background11世界风能大会WWEC 2025(Elsner et al.,Nature,2008)再分析资料与CMIP模型输出均显示，过去四十年温带气旋瞬变涡动动能呈现增强趋势。(Chemke et al.,Nat.Clim.Chang,2022)卫星观测的台风最大风速中，高分位值呈现更显著的增长趋势。Background12世界风能大会WWEC 2025对于风力发电机，其极端设计载荷需要高于其所在位置五十年重现期的持续风速(U50).(Pryor and Barthelmie,Nat.Energy,2021)Backgroud风

4、机载荷设计标准13世界风能大会WWEC 2025我们的科学问题:气候变化的背景下五十年重现期风速是否发生了变化？现有和未来的涡轮机是否能够承受该变化？Background 2024年台风摩羯引起风机倒塌2024年台风“摩羯”袭击海南文昌，导致6台风机倒塌，经济损失高达数亿元。14世界风能大会WWEC 2025ECMWF再分析数据集：数据要素数据要素：风速分量（u与v）空间分辨率空间分辨率：0.25 0.25时间范围时间范围：1940年2023年（逐小时数据）高度高度：距地100米海上风电场位置数据来源：4C offshore DatasetERA-5&海上风场位置截至2023年，亚洲和欧洲分别

5、有157和136个海上风场在运行中，此外分别有664和662个风场在规划中。还有184个风场分布在北美，澳洲等区域15Zhao,Y.,Tao,Y.,Chen,Y.,Yan,J.,&Zeng,Z.(2025).Increasing extreme winds challenge offshore wind energy resilience.Nature Communications,16(1),9529.世界风能大会WWEC 2025风速遵循威布尔分布：极端风速遵循双e指数的冈贝尔分布：概率密度函数(PDF):累计密度函数(CDF)的逆函数:MethodU50 及趋势计算采用极大似然法求得CD

6、F参数滑动时间窗口得到系列U50并探求其趋势16Zhao,Y.,Tao,Y.,Chen,Y.,Yan,J.,&Zeng,Z.(2025).Increasing extreme winds challenge offshore wind energy resilience.Nature Communications,16(1),9529.世界风能大会WWEC 2025再分析产品（如 ERA5）因空间与时间平均效应，常低估强风。观测风速在频率 1day1遵循 5/3的谱斜率，而模式模拟呈现更陡的 3衰减。矫正风速谱得到的年最大风速公式：矫正风速谱得到的年最大风速公式：Method谱分析矫正=+02