风能微观选址专用BZ模型的基本特性分析

WAsP应用Troen的BZ^[1]模型^[38]计算地形特性（如山体或更复杂地形）对风速的扰动^[39]。该模型为线性化的波普模型，基于Jackson-Hunt理论，与Mason-King和MS-Micro模型有类似之处。BZ模型专为风能微观选址开发，并具有如下基本特性^[39]：

1）应用高分辨率的缩放极坐标，与地图分析程序结合，仅计算极坐标中心点的风流波动。

2）把地表粗糙度情况整合到能谱或尺度分解中。“内部层”的结构通过地表应力、平流和压力梯度间的平衡条件计算。

3）应用大气边界层的厚度约为1km，强迫大尺度（如数公里）风流在高空区域附近流动。

BZ模型计算风流波动势在极坐标网格（100个半径，72个5°的方位角）内的傅里叶展开式系数。如图3-2所示，半径网格在中心点集中，网格大小向外递减，如下：

式中 j——半径数。

在距离地面为z的高度，傅里叶展开式各项的相对风速波动为

式中 下标i——傅里叶展开式的项；(www.xing528.com)

u₀——上风向的风速；

L和l——外层和内层的长度尺度；

χ——相应的来流方向上单位风速的速度势。

总风速波动为速度波动项的和。

图3-2 极坐标地形网格[63]

地形的输入数据一般为等高线地图。缩放的极坐标模型意味着，在中心点附近（1km内）的等高线描述应该尽可能精确。远离中心点时，可降低等高线精度要求。地图边界距离计算点距离应超过5km。

BZ模型对每个关注点，如测风塔和风力发电机点位，都单独做一次极坐标网格化，而一般的模型仅对整个计算域做一次网格化运算。