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中国石油大学海洋数值模拟与同化团队在波浪能评估和长期趋势研究方面取得新进展

发布时间： 2022-09-13

近日，我校理学院海洋数值模拟与同化团队在波浪能资源评估和海浪长期趋势研究方面取得新进展，相关成果《基于ERA5再分析数据的中国近海海浪长期趋势分析和波浪能评估》发表在能源领域国际著名期刊Applied Energy。2021级硕士生孙沛东为第一作者，王际朝教授为通讯作者，中国石油大学（华东）为第一署名单位，该研究得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金联合资助。

为应对能源短缺和过度使用化石燃料带来的环境污染，发展可再生能源在国际上受到广泛关注。其中，波浪能资源丰富且对环境的负面影响较小，利用波浪能发电成为近年来能源领域的研究热点之一。中国沿海区域波浪能密度相对较低，然而能源需求巨大，因此在发展波浪能发电产业时应事先准确评估波浪能资源和选址的可行性。为精确计算波浪能方程，需要从频散关系中得到波长，而目前大部分工作多应用简化的频散关系，忽略了水深的影响，进而导致波浪能的评估以及对波能转换器WECs获取的电力存在较大偏差。

该研究基于1979至2020年的ERA5海浪再分析数据，创新应用迭代法隐式求解波浪能方程，对中国沿海区域的年平均和季节平均波浪能资源进行了精确评估，并与未考虑水深影响的简化公式的计算结果进行比较，显示出精确计算的重要性。海浪趋势对WECs设计的影响重大，该工作借助Theil-Sen估算和Mann-Kendall测试估计了该区域有效波高的长期变化。在渤、黄、东、南四个海域共选出12个特征点，研究了不同波浪条件下的波浪能分布，并与两种先进波能转换器Wave Dragon和Wave Star的功率矩阵结合计算其实际发电产出。

左：年平均波浪能密度，单位，kW/m; 右：有效波高长期趋势

审稿专家对该项研究成果给予高度评价，认为其将为中国沿海波浪能的开发及选址，波浪能转换器的设计、维护和建设提供了参考，将会得到广泛的国际关注。

王际朝教授领衔的海洋数值模拟与同化团队长期从事海洋数值模拟与同化相关领域的应用基础研究。近年来在国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等资助下开展了海浪数值与智能预报、海洋模式优化和波浪能应用统计分析等方面的研究工作，在Applied Energy、Applied Ocean Research、Acta Oceanologica Sinica、Journal Of Marine Science and Engineering、Remote Sensing等国际知名期刊发表学术论文60余篇，在海洋数值模拟与同化领域形成了一定的影响力。

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来源 中国石油大学