一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法，该方法利用再分析数据及气旋追踪算法提取海洋气旋相关参数；根据气旋参数建立影响缓冲区；获取气旋去除过程中的海平面气压过程量；获取气旋去除后的海平面气压；构建近海岸带地表风场模型；获取无气旋影响下的近海岸带地表风场；根据近海岸带实际风场以及无气旋假设情况下的模拟风场对比评估海上风能；本发明专利技术可为海洋气旋影响对海上风能的影响进行对比评估，对海上风电项目的规划、建设等具有参考作用。建设等具有参考作用。建设等具有参考作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法


[0001]本专利技术属于海上风能研究
，具体涉及一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法。

技术介绍

[0002]海上风能作为一种清洁能源对于低碳环保、节能减排具有重要作用，受到大力推广；海上风电项目的规划建设与海上风场密切相关，而近年来频发的海洋气旋对近海岸带的地表风场带来较大影响；现有技术中，目前只有对风电场区域的热带气旋路径分析的相关方法，如专利申请号为“202010840353.8”，名称为“一种影响海上风电场热带气旋的路径分析方法”的专利技术专利，公开了一种影响海上风电场热带气旋的路径分析方法，以海上风电场址中心为圆心，设置半径100～300km区域热带气旋统计区域，将这个统计区域作为风电场可能受热带气旋影响的范围，统计所有经过该区域的所有历史热带气旋；计算热带气旋路径偏转参数，按照偏转或不偏转统计所有进入统计区域的热带气旋路径偏转情况；统计分析影响海上风电场的热带气旋的路径、频数、年际及月际变化、强度变化特征；改方法可以有效对进入区域内的热带气旋路径进行计算，以反馈至风电场机组选型和设计，用于最大化减少气旋影响；但该方法不能有效对海洋气旋进行模拟消除，以便直观进行数据对比，分析海洋气旋对选定区域的风场影响的精确数值。
[0003]为了评估海洋气旋对海上风能的影响，进一步优化海上风电项目的布局规划，本研究基于相关气旋参数及再分析数据，生成了无气旋假设情况下的海平面气压场，并构建了近海岸带地表风场拟合模型，分析有/无气旋情况下的近海岸带地表风场，对比评估海洋气旋对海上风能的影响；为海上风电项目的策划提供参考。

技术实现思路

[0004]为实现上述技术效果，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法，包括如下步骤：
[0006]S1，提取海洋气旋相关参数：利用再分析数据结合气旋追踪算法，提取包括气旋时间周期T、中心位置及轨迹P、气旋半径R、原始海平面气压SLP_ori在内的相关参数，对各参数分类存储并记录在地理信息网格中；
[0007]S2，建立气旋影响范围缓冲区：分别根据气旋中心位置及轨迹P，以及气旋半径R，设立两个缓冲区系数，建立对应该气旋的两个缓冲区Buffer_1、Buffer_2；具体方法如下：
[0008]S201、建立气旋影响范围第一缓冲区Buffer_1：
[0009]以气旋中心的位置轨迹P为中心，以C_1*气旋半径R为边长生成对应于该气旋的方形缓冲区Buffer_1，C_1为缓冲区系数1，根据实验可取值C_1＝1.75；
[0010]S202、建立气旋影响范围第一缓冲区Buffer_2：
[0011]以气旋中心的位置轨迹P为中心，以C_2*气旋半径R为边长生成对应于该气旋的方形缓冲区Buffer_2，C_2为缓冲区系数2，根据实验可取值C_2＝2；
[0012]S3，获取气旋去除过程中的海平面气压过程量：
[0013]S301，选定研究时空范围，获取气旋时间周期T及缓冲区Buffer_1；
[0014]S302，统计对应时空范围的当月气候平均海平面气压SLP_clim，用SLP_clim替代SLP_ori，记为SLP_fix；
[0015]S303，根据SLP_ori和SLP_fix，计算海平面气压过程量SLP_Temp；
[0016]S304，根据SLP_ori、SLP_clim、Buffer_1、Buffer_2对SLP_Temp进行再处理，计算 SLP_Temp_s1；利用高斯滤波对SLP_Temp_s1进行处理，处理后记为SLP_Temp_s2；
[0017]S4，获取气旋去除后的海平面气压SLP_revomeCyc：
[0018]S401，计算SLP_Temp_s2与SLP_ori的差值，记为SLP_dis；
[0019]S402，对于SLP_dis<0区域，重新赋值为SLP_ori，获取气旋取出后的海平面气压 SLP_revomeCyc；
[0020]S5，构建近海岸带地表风场模型：
[0021]以原始海平面气压SLP_ori作为输入量，以近海岸带的实际风场作为输出量，利用深度学习方式构建近海岸带地表风场模型；
[0022]S6，获取无气旋影响下的近海岸带地表风场：
[0023]基于S5中构建的近海岸带地表风场模型，将SLP_revomeCyc作为输入量，获取在无气旋假设情况下的近海岸带风场情况，包括风速和风向；
[0024]S7，对比评估海上风能：
[0025]根据近海岸带实际风场情况以及无气旋假设情况下近海岸带模拟风场情况，对比评估气旋对于近海岸带风场的影响，结合未来海上气压场的变化趋势，对海上风能资源和风电项目规划建设等开展进一步分析。
[0026]进一步地，步骤S1中，再分析数据包括ERA5、MERRA
‑
2再分析海平面气压数据，气旋追踪算法选用现有公开的气旋追踪算法；提取气旋相关参数，主要包括气旋时间周期T、中心位置及轨迹P、气旋半径R、原始海平面气压SLP_ori、气旋中心气压、移动速率、气旋强度和气旋覆盖面积等。
[0027]优选地，上述一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法，步骤S303中的SLP_Temp计算方法如下：
[0028]SLP_Temp＝0.2
×
SLP_ori+0.8
×
SLP_fix；
[0029]其中，SLP_ori为原始海平面气压；SLP_fix为替代后的海平面气压；
[0030]优选地，上述一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法，步骤S304中，对 SLP_Temp_s1进行计算，方法如下：对Buffer_2标记的缓冲区且Buffer_1未标记的缓冲区处理SLP_Temp，处理方式为以系数0.5分别乘以SLP_ori、SLP_clim，并将二者累加，计算公式如下：
[0031]SLP_Temp_s1(SLP_Temp(Buffer_2＝＝1&Buffer_1≠1))＝
[0032]0.5
×
SLP_ori(Buffer_2＝＝1&Buffer_1≠1)+0.5
×
SLP_clim(Buffer_2＝＝1&Buffer_1≠1)；
[0033]其中，SLP_ori为原始海平面气压；SLP_clim为气旋时间周期T所对应的当月气候平均海平面气压；Buffer_1为第一缓冲区；Buffer_2为第二缓冲区。
[0034]优选地，上述一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法，步骤S5中，构建神
经网络的方法如下：
[0035]S501、根据ERA5、MERRA
‑
2再分析风场数据，获取对应气旋时间周期T范围的近海岸带实际风场，包括风速和风向；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于海洋气旋去除的海上风能对比评估方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，提取海洋气旋相关参数：利用再分析数据结合气旋追踪算法，提取包括气旋时间周期T、中心位置及轨迹P、气旋半径R、原始海平面气压SLP_ori在内的相关参数，对各参数分类存储并记录在地理信息网格中；S2，建立气旋影响范围缓冲区：分别根据气旋中心位置及轨迹P，以及气旋半径R，设立两个缓冲区系数，建立对应该气旋的两个缓冲区Buffer_1、Buffer_2；具体方法如下：S201、建立气旋影响范围第一缓冲区Buffer_1：以气旋中心的位置轨迹P为中心，以C_1*气旋半径R为边长生成对应于该气旋的方形缓冲区Buffer_1，C_1为缓冲区系数1，根据实验进行取值；S202、建立气旋影响范围第一缓冲区Buffer_2：以气旋中心的位置轨迹P为中心，以C_2*气旋半径R为边长生成对应于该气旋的方形缓冲区Buffer_2，C_2为缓冲区系数2，根据实验进行取值；S3，获取气旋去除过程中的海平面气压过程量：S301，选定研究时空范围，获取气旋时间周期T及缓冲区Buffer_1；S302，统计对应时空范围的当月气候平均海平面气压SLP_clim，用SLP_clim替代SLP_ori，记为SLP_fix；S303，根据SLP_ori和SLP_fix，计算海平面气压过程量SLP_Temp；S304，根据SLP_ori、SLP_clim、Buffer_1、Buffer_2对SLP_Temp进行再处理，计算SLP_Temp_s1；利用高斯滤波对SLP_Temp_s1进行处理，处理后记为SLP_Temp_s2；S4，获取气旋去除后的海平面气压SLP_revomeCyc：S401，计算SLP_Temp_s2与SLP_ori的差值，记为SLP_dis；S402，对于SLP_dis<0区域，重新赋值为SLP_ori，获取气旋取出后的海平面气压SLP_revomeCyc；S5，构建近海岸带地表风场模型：以原始海平面气压SLP_ori作为输入量，以近海岸带的实际风场作为输出量，利用深度学习方式构建近海岸带地表风场模型；S6，获取无气旋影响下的近海岸带地表风场：基于S5中构建的近海岸带地表风场模型，将SLP_revomeCyc作为输入量，获取在无气旋假设情况下的近海岸带风场情况，包括风速和风向；S7，对比评估海上风能：根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁一凡，周小国，陈文然，淦方茂，贾伯阳，
申请(专利权)人：重庆市三峡生态环境技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：