基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法及系统技术方案

本申请提出基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法及系统，所述方法包括：获取预设时段内待确定发电量的海上风电场的SAR卫星图像数据和所述风电场内各测风塔测得的海面风速数据；利用反演函数对所述SAR卫星图像数据进行处理，得到风电场对应的反演风速数据及风向数据；根据风电场内各测风塔测得的海面风速数据和测风塔所在点对应的反演风速数据确定拟合函数，并根据拟合函数对所述风电场对应的反演风速数据进行修正，得到修正后的反演风速数据；根据修正后的反演风速数据、风向数据确定预设时段内海上风电场的发电量。本申请提出的技术方案，可以基于海上风资源精确的确定海上风电场所能发的最优电量，为海上风电场的布局提供指导。局提供指导。局提供指导。

【技术实现步骤摘要】
基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法及系统


[0001]本申请涉及发电量确定领域，尤其涉及基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法及系统。

技术介绍

[0002]陆上新建风场往往没有充分的历史数据，需要设立测风塔进行短期测风并结合附近气象站数据对长期风资源进行推算。相对于陆上风电场，海上风电场面临更严重的问题是测风成本高、风险大，浮标、漂浮式激光雷达等设备受洋流影响容易损坏、丢失，单次投放出海成本动辄几十上百万。因此，如何结合卫星观测数据进行风资源评估是是能够既减少测风设备的布置、节约成本又能实现更充分掌握历史风速观测的有效手段。
[0003]大力开发海上风电是实现清洁能源转型和“双碳”目标的重要抓手。在海上风电场开发前期，需要开展海上场址的风资源预计能发多少电量的估计工作。一般做法需要在目标场址区域树立固定式测风塔或者漂浮式激光雷达测风装置开展长周期（至少1年）的连续风况的观测，然后根据测风数据开展场址区域的风资源评估分析。这种常规做法存在如下短板：首先，固定式测风塔或者漂浮式激光雷达测风费用高昂，每一座测风装置费用高达数百万甚至上千万元造价；第二，单个测风点位的空间代表性有限，根据行业统计分析，对于海上测风，每个观测点所能有效代表的风资源情况范围一般在10公里半径区域范围内，距离测风点位越远，测风点位测量的风况与之实际风况相差越大，若要准确评估某场址区域风资源情况，增加测风点位的密度，则需要使用更多的固定式测风塔或漂浮式激光雷达，成本十分高昂。海上风电场整个区域往往覆盖几十甚至数百平方公里，场区内往往远离陆地的区域风速更高，靠近陆地的区域风速更低，因此全场风速并不是均匀的。采用流场仿真开展风电场区域定向计算是另一种将特定点位实测风况推广至全场的方法，然而对于远离陆地的海上风电场，由于场址内各个点位地形一样，全都是水平面，而且流场仿真区域的下垫面是统一的粗糙度值，因此无法通过仿真模型获得整场区的准确风梯度，也就无法通过风电场区域流场仿真的方法将单一测风点位的风况推算至全场区域。
[0004]星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar.SAR）具有提供高空间分辨率海面风场风况的能力，能够通过数据反演提供海面以上10米高度的风速风向数据，空间分辨率可达数百米至数千米级别，但是直接将星载合成孔径雷达反演风速用于海上风资源对应发电量的确定时存在时间采样密度不足、测风高度不及预装轮毂高度、风速偏差大的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法及系统，以至少解决海上风资源对应发电量的确定精度较低且成本较高的技术问题。
[0006]本申请第一方面实施例提出一种基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法，所述方法包括：获取预设时段内待确定发电量的海上风电场各时刻的SAR卫星图像数据和所述风
电场内各测风塔测得的海面风速数据；利用预选的反演函数对所述SAR卫星图像数据进行处理，得到各时刻所述风电场对应的反演风速数据及风向数据；根据风电场内各测风塔测得的海面风速数据和测风塔所在点对应的反演风速数据确定拟合函数，并根据所述拟合函数对所述风电场对应的反演风速数据进行修正，得到各时刻修正后的反演风速数据；根据各时刻所述修正后的反演风速数据、风向数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量。
[0007]优选的，所述预选的反演函数的选取过程包括：利用第一反演函数、第二反演函数和第三反演函数分别计算出所述SAR卫星图像数据对应的海面风速数据；并确定各计算得到的海面风速数据与实测海面风速数据间的误差；将误差最小的海面风速数据对应的反演函数作为预选的反演函数。
[0008]优选的，所述根据风电场内各测风塔测得的海面风速数据和测风塔所在点对应的反演风速数据确定拟合函数，包括：将风电场内各测风塔测得的海面风速数据与测风塔所在点对应的反演风速数据进行对比及拟合，得到拟合函数。
[0009]优选的，所述根据各时刻所述修正后的反演风速数据、风向数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量，包括：基于各时刻修正后的反演风速数据、风向数据获取所述风电场内的风玫瑰图、各时刻卫星反演得到的海上风电场二维风速分布图；利用所述风玫瑰图及所述二维风速分布图确定所述风电场内各风电机组的排布位置；根据风电场内各风电机组的排布位置确定各风电机组对应的测风塔；根据所述二维风速分布图确定各风电机组与其对应的测风塔间的风速差值；根据差值和各测风塔测得的海面风速数据确定各风电机组在各时刻的风速数据；根据各风电机组在各时刻的风速数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量。
[0010]进一步的，所述利用所述风玫瑰图及所述海上风电场二维风速分布图确定所述风电场内各风电机组的排布位置，包括：基于所述风玫瑰图确定所述风电场内的主风向，并根据所述主风向下卫星反演的二维风速分布确定所述风电场内各风电机组的排布位置。
[0011]进一步的，所述根据所述二维风速分布图确定各风电机组与其对应的测风塔间的风速差值，包括：在所述二维风速分布图查找各风电机组的风速和各测风塔的风速；基于查找到的各风电机组的风速和各测风塔的风速确定各风电机组与其对应的测风塔间的风速差值。
[0012]进一步的，当一个风电机组对应多个测风塔时，根据所述风电机组对应的各测风塔推算的所述风电机组的风速以及各测风塔与所述风电机组之间的距离进行加权计算，获得所述风电机组的风速。
[0013]进一步的，所述根据各风电机组的风速数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量，包括：基于各风电机组在各时刻的风速数据确定预设时段内各风电机组在各时刻的发电功率；根据所述预设时段内各风电机组在各时刻的发电功率确定各风电机组的平均发电功率；根据所述各风电机组的平均发电功率确定预设时段内所述海上风电场的发电量。
[0014]本申请第二方面实施例提出一种基于卫星反演的海上风电场发电量确定系统，所述系统包括：获取模块，用于获取预设时段内待确定的海上风电场各时刻的SAR卫星图像数据和所述风电场内各测风塔测得的海面风速数据；反演模块，用于利用预选的反演函数对所述SAR卫星图像数据进行处理，得到各时刻所述风电场对应的反演风速数据及风向数据；第一确定模块，用于根据风电场内各测风塔测得的海面风速数据和测风塔所在点对应的反演风速数据确定拟合函数，并根据所述拟合函数对所述风电场对应的反演风速数据进行修正，得到各时刻修正后的反演风速数据；第二确定模块，用于根据各时刻所述修正后的反演风速数据、风向数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量。
[0015]优选的，所述预选的反演函数的选取过程包括：利用第一反演函数、第二反演函数和第三反演函数分别计算出所述SAR卫星图像数据对应的海面风速数据；并确定各计算得到的海面风速数据与实测海面风速数据间的误差；将误差最小的海面风速数据对应的反演函数作为预选的反演函数。
[0016]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本申请提出了基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法及系统，获取预设时段内待确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星反演的海上风电场发电量确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取预设时段内待确定发电量的海上风电场各时刻的SAR卫星图像数据和所述风电场内各测风塔测得的海面风速数据；利用预选的反演函数对所述SAR卫星图像数据进行处理，得到各时刻所述风电场对应的反演风速数据及风向数据；根据风电场内各测风塔测得的海面风速数据和测风塔所在点对应的反演风速数据确定拟合函数，并根据所述拟合函数对所述风电场对应的反演风速数据进行修正，得到各时刻修正后的反演风速数据；根据各时刻所述修正后的反演风速数据、风向数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预选的反演函数的选取过程包括：利用第一反演函数、第二反演函数和第三反演函数分别计算出所述SAR卫星图像数据对应的海面风速数据；并确定各计算得到的海面风速数据与实测海面风速数据间的误差；将误差最小的海面风速数据对应的反演函数作为预选的反演函数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据风电场内各测风塔测得的海面风速数据和测风塔所在点对应的反演风速数据确定拟合函数，包括：将风电场内各测风塔测得的海面风速数据与测风塔所在点对应的反演风速数据进行对比及拟合，得到拟合函数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各时刻所述修正后的反演风速数据、风向数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量，包括：基于各时刻修正后的反演风速数据、风向数据获取所述风电场内的风玫瑰图、各时刻卫星反演得到的海上风电场二维风速分布图；利用所述风玫瑰图及所述二维风速分布图确定所述风电场内各风电机组的排布位置；根据风电场内各风电机组的排布位置确定各风电机组对应的测风塔；根据所述二维风速分布图确定各风电机组与其对应的测风塔间的风速差值；根据差值和各测风塔测得的海面风速数据确定各风电机组在各时刻的风速数据；根据各风电机组在各时刻的风速数据确定预设时段内所述海上风电场的发电量。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述风玫瑰图及所述海上风电场二维风速分布图确定所述风电场内各风电机组的排布位置，包括：基于所述风玫瑰图确定所述风...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，尹铁男，陈新明，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：