一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法及装置，所述方法包括：采集风资源相关数据并进行资料整理；对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场；基于实际测量数据对所述降尺度网格场进行调整，以及对风向频率分布进行修正；统计风资源参数，所述风资源参数包括平均风速、平均风功率密度、风向频率、Weibull分布参数、叶轮等效风速和叶轮等效风功率密度；根据所述风资源参数进行绘图，生成风资源图谱。本发明专利技术能够充分考虑海洋水文要素对海上风资源分布的潜在影响，提高风资源图谱绘制的精度和适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法及装置
本专利技术涉及海上风电
，尤其是涉及一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法及装置。
技术介绍
海上风电作为风能利用的新阶段与新方向，相比陆上风电具有更稳定的风能资源、更可观的开发规模、更高效的发电效率、更节省的土地利用和更便利的电网接入等独特优势，因此在世界范围内受到普遍关注。而海上风资源图谱作为风资源调查与评估的主要载体和直观成果，是制定海上风电开发规划与风电场宏观布局的先决条件，也是后续进行项目机型选择、机位排布、发电量估算和经济指标测算的输入资料。因此，绘制高时空分辨率及高精度的海上风资源图谱具有重要意义。目前国内海上风资源图谱的绘制方法与陆上风资源图谱的绘制方法基本一致。首先通过气象数值模拟手段，获得一定时空分辨率下的风速、风向、气压、气温和相对湿度模拟结果；然后经实测资料修正后将不同高度的年平均风速、风功率密度用规定色标分级显示，形成专题图层；最后辅以地理信息要素点绘成图。但是，在对现有技术的研究与实践过程中，本专利技术的专利技术人发现，现有的海上风资源图谱的绘制技术仍然存在若干不足，如单纯的气象数值模拟结果难以反映海洋水文条件对海上风资源的潜在影响；利用实测资料修正时缺少代表性和代表范围的定量评估；并且各个高度独立的风速、风功率密度难以全面反映风力发电机组叶轮范围(离海面30～200m)的整体风况等。因此，急需一种能够解决上述问题的海上风电的风资源图谱绘制方法。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法及装置，能够充分考虑海洋水文要素对海上风资源分布的潜在影响，提高风资源图谱绘制的精度和适用性。为解决上述问题，本专利技术的一个实施例提供了一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法，至少包括如下步骤：采集风资源相关数据并进行资料整理；其中，所述资料整理包括海上测风数据检验与处理，以及整理波浪观测数据；对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场；基于实际测量数据对所述降尺度网格场进行调整，以及对风向频率分布进行修正；统计风资源参数，所述风资源参数包括平均风速、平均风功率密度、风向频率、Weibull分布参数、叶轮等效风速和叶轮等效风功率密度；根据所述风资源参数进行绘图，生成风资源图谱。作为优选方案，所述风资源相关数据包括中尺度气象模式数据、海上测风数据、波浪观测数据、地形数据、水深数据、已建海上风电场坐标和基础地理信息数据。作为优选方案，所述海上测风数据检验与处理，具体为：筛除有效数据完整率低于90％的海上测风塔、浮标和岛屿气象站采集的海上测风数据；对所述海上测风数据进行不合理数据处理和缺测数据处理。作为优选方案，所述整理波浪观测数据，具体为：对所述波浪观测数据中的每月平均波高按照预设高度范围进行统计；对所述波浪观测数据总的平均周期按照预设时间范围进行统计；统计出现频率最高的每月平均波高范围和平均周期区间。作为优选方案，所述对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场，具体包括：定义降尺度网格标准，将笛卡尔坐标作为参考坐标系，设置网格水平分辨率和垂直分层高度；将中尺度气象模式模拟风速Um和风向Dm转换为风矢量的um分量和vm分量；在水平方向上采用反距离加权法将所述um分量和vm分量插值至所述降尺度网格中；在垂直方向上采用线性插值法将所述um分量和vm分量插值到所述降尺度网格的垂直分层。作为优选方案，所述对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场，还包括：若检测所述降尺度网格内存在岛屿，则计算地形对风场的调整效应；对整个所述降尺度网格采用三维风场无辐射关系进行约束，生成调整后的降尺度网格场。作为优选方案，所述基于实际测量数据对所述降尺度网格场进行调整，以及对风向频率分布进行修正，具体包括：将风矢量的u0分量和v0分量，合成为水平风速U0和风向D0；计算海面拖曳系数Cd；根据所述波浪观测数据逐月平均的Hm和Tm模拟波浪的季节变化特征对所述海面拖曳系数Cd进行调整，形成10m高度风速和波浪变化的降尺度网格Cd分布；根据所述水平风速U0进行对数律拟合风速垂直廓线，并根据调整后的Cd中尺度气象模型输出的莫宁-奥布霍夫长度L，采用边界层相似理论对原风速垂直廓线进行修正；根据Hsieh模型估算海上测风塔、浮标、岛屿气象站的代表范围Rr；对海上测风塔、浮标、岛屿气象站在测风期间的Ds按16个风向扇区进行频率统计，计算相邻扇区之间的频率差，确定风向频率分布的形态；对海上测风塔、浮标、岛屿气象站在测风期间的Ds，以及与站点测风同期的降尺度网格D0均按照vonMises分布进行拟合；统计海上测风塔、浮标和岛屿气象站在测风期间估算的对应的代表范围Rr，取Rr中位数为半径划定影响区域Ar，筛选Ar范围内的格点，计算格点处与站点拟合得到的vonMises分布参数μi的差值dμi，并对不在测风期间内的格点的μi进行修正；采用反距离加权法对不单独处在任一Ar范围内的格点进行修正。本专利技术的一个实施例还提供了一种用于海上风电的风资源图谱绘制装置，包括：数据整理模块，用于采集风资源相关数据并进行资料整理；其中，所述资料整理包括海上测风数据检验与处理，以及整理波浪观测数据；降尺度分析模块，用于对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场；风场修正模块，用于基于实际测量数据对所述降尺度网格场进行调整，以及对风向频率分布进行修正；风资源参数统计模块，用于统计风资源参数，包括平均风速、平均风功率密度、风向频率、Weibull分布参数、叶轮等效风速和叶轮等效风功率密度；风资源图谱生成模块，用于根据所述风资源参数进行绘图，生成风资源图谱。本专利技术的一个实施例提供了一种用于海上风电的风资源图谱绘制的终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法。本专利技术的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法及装置，所述方法包括：采集风资源相关数据并进行资料整理；其中，所述资料整理包括海上测风数据检验与处理，以及整理波浪观测数据；对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场；基于实际测量数据对所述降尺度网格场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，至少包括如下步骤：/n采集风资源相关数据并进行资料整理；其中，所述资料整理包括海上测风数据检验与处理，以及整理波浪观测数据；/n对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场；/n基于实际测量数据对所述降尺度网格场进行调整，以及对风向频率分布进行修正；/n统计风资源参数，所述风资源参数包括平均风速、平均风功率密度、风向频率、Weibull分布参数、叶轮等效风速和叶轮等效风功率密度；/n根据所述风资源参数进行绘图，生成风资源图谱。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
采集风资源相关数据并进行资料整理；其中，所述资料整理包括海上测风数据检验与处理，以及整理波浪观测数据；
对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场；
基于实际测量数据对所述降尺度网格场进行调整，以及对风向频率分布进行修正；
统计风资源参数，所述风资源参数包括平均风速、平均风功率密度、风向频率、Weibull分布参数、叶轮等效风速和叶轮等效风功率密度；
根据所述风资源参数进行绘图，生成风资源图谱。


2.根据权利要求1所述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，所述风资源相关数据包括中尺度气象模式数据、海上测风数据、波浪观测数据、地形数据、水深数据、已建海上风电场坐标和基础地理信息数据。


3.根据权利要求1所述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，所述海上测风数据检验与处理，具体为：
筛除有效数据完整率低于90％的海上测风塔、浮标和岛屿气象站采集的海上测风数据；
对所述海上测风数据进行不合理数据处理和缺测数据处理。


4.根据权利要求1所述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，所述整理波浪观测数据，具体为：
对所述波浪观测数据中的每月平均波高按照预设高度范围进行统计；
对所述波浪观测数据总的平均周期按照预设时间范围进行统计；
统计出现频率最高的每月平均波高范围和平均周期区间。


5.根据权利要求1所述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，所述对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场，具体包括：
定义降尺度网格标准，将笛卡尔坐标作为参考坐标系，设置网格水平分辨率和垂直分层高度；
将中尺度气象模式模拟风速Um和风向Dm转换为风矢量的um分量和vm分量；
在水平方向上采用反距离加权法将所述um分量和vm分量插值至所述降尺度网格中；
在垂直方向上采用线性插值法将所述um分量和vm分量插值到所述降尺度网格的垂直分层。


6.根据权利要求5所述的用于海上风电的风资源图谱绘制方法，其特征在于，所述对风场模拟数据进行降尺度分析，并根据所述地形数据对风场进行调整，生成得到降尺度网格场，还包括：
若检测所述降尺度网格内存在岛屿，则计算地形对风场的调整效应；
对整个所述降尺度网格采用三维风场无辐射关系进行约束，生成调整后的降尺度网格场。


7.根据权利要求1所述的用于海上风电的风资源图谱...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡彦枫，周川，王俊，王鹏，张灿亨，陈涛，梁水林，连捷，潘冬冬，李健华，黄穗，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44