風(fēng)電技術(shù)論壇之風(fēng)資源評(píng)估與風(fēng)功率預(yù)測(cè)——北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)展中報(bào)道

　　這種衛(wèi)星繁衍資料的原理基本上簡(jiǎn)單來講是雷達(dá)，雷達(dá)信號(hào)和海面的海浪之間相互作用會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反饋的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)我們所得到以后是以雷達(dá)的反射系數(shù)這樣一個(gè)數(shù)據(jù)我們所得到的，這張圖上亮度越高，表示雷達(dá)的反射系數(shù)越強(qiáng)，就是說我們所對(duì)應(yīng)的繁衍的風(fēng)速就越大，這是繁衍的原理。
　　我們把所能得到的衛(wèi)星的系數(shù)是雷達(dá)的后項(xiàng)反射系數(shù)，如何得到海表風(fēng)，這里我們用經(jīng)驗(yàn)的地球物理的方程，這個(gè)方程左邊是雷達(dá)的反射系數(shù)，右邊這一串公式里面大U是我們所關(guān)注的十米的風(fēng)速，是我們繁衍所要得到的風(fēng)速，第二個(gè)是雷達(dá)入射角，另外一個(gè)是雷達(dá)入射角的角度。另外是風(fēng)的強(qiáng)度這樣計(jì)算出繁衍的風(fēng)速。在繁衍的時(shí)候，繁衍原理會(huì)受到海浪和降雨的影響，繁衍過程中要把這些虛假的信號(hào)剔除掉。因此我們經(jīng)過剛才的方程繁衍以后我們可以得到一個(gè)原始的衛(wèi)星繁衍的風(fēng)場(chǎng)。大家看到點(diǎn)點(diǎn)的返點(diǎn)比較多，這是由于我們的資料的空間分辨率特別高，大概是一公里乘一公里的在這個(gè)圖上的繁衍比較高，但是在我們近海資源評(píng)估中，我們通常所關(guān)注的尺度是中尺度的，所以我們?cè)趹?yīng)用中需要把它這些小尺度的信號(hào)直接濾掉，所以我們?cè)诮酉聛淼奶幚碇袝?huì)進(jìn)行一個(gè)空間上的平滑。剛才我也講了，我們所拿到的資料是極軌衛(wèi)星的觀測(cè)，只有向上和向下兩個(gè)觀測(cè)范圍。但是在時(shí)間上的密度不是特別高，這是所有衛(wèi)星資料的通病，所以我們?cè)趹?yīng)用中，在時(shí)間上也要稍做處理才能進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用。
　　因此，這套資料我們相當(dāng)于拿到了以后對(duì)它進(jìn)行簡(jiǎn)單處理以后用我們中國(guó)沿海的一些氣象觀測(cè)產(chǎn)生的觀測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行的檢驗(yàn)，這個(gè)項(xiàng)目中我們選擇兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是杭州灣區(qū)域，也就是說右上角的圖。還有廣東沿海的區(qū)域，之所以選擇這兩個(gè)區(qū)域，因?yàn)檫@兩個(gè)區(qū)域的氣象觀測(cè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量相對(duì)比較好，而且觀測(cè)的站點(diǎn)比較多，我們用這兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。即便是這兩個(gè)區(qū)域，我們可以看到衛(wèi)星所掃描到的這兩個(gè)區(qū)域的衛(wèi)星圖片的個(gè)數(shù)也是對(duì)杭州灣地區(qū)來講，2009-2011年只有174張，下邊這個(gè)的話是461張，一年的話只有60個(gè)觀測(cè)的實(shí)測(cè)。
　　這里的話我們對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，首先是我剛才所說的由于繁衍的技術(shù)的問題，衛(wèi)星的繁衍資料有效的風(fēng)速區(qū)間大概是二到二十四之間，也就是說小與兩米和大于24米的風(fēng)速的虛假信號(hào)我們?nèi)刻蕹袅耍硗庥捎诜直媛时仨毟撸捎谟猩Ⅻc(diǎn)，我們把比較大的散點(diǎn)剔掉，同時(shí)在五乘五范圍內(nèi)進(jìn)行空間的平滑，因?yàn)橛媒ｏL(fēng)能資源評(píng)估，所以我們關(guān)注的是這個(gè)尺度的變化信號(hào)。經(jīng)過這個(gè)處理以后，我們這里給出八張圖，左邊四張是杭州灣地區(qū)的圖，右邊是廣州和海南沿海的，左邊是最原始的圖片，沒有經(jīng)過處理，右邊是經(jīng)過處理以后的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)。經(jīng)過處理以后的數(shù)據(jù)明顯平滑了，在近海風(fēng)能資源中具有更好的應(yīng)用型，我們把它大部分的虛假信號(hào)拿掉了，對(duì)于廣州和海南地區(qū)來講同樣是這個(gè)道理。
　　當(dāng)然我們?cè)谶M(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，用實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，因?yàn)槲覀兯玫降膶?shí)況觀測(cè)的數(shù)據(jù)是逐小時(shí)的風(fēng)速觀測(cè)，一個(gè)小時(shí)一個(gè)觀測(cè)，對(duì)于杭州灣地區(qū)我們拿的是2009-2011年，因?yàn)槭怯袝r(shí)間的對(duì)應(yīng)。對(duì)于逐小時(shí)的數(shù)據(jù)，我們要跟衛(wèi)星的掃描是一個(gè)固定的時(shí)刻，要進(jìn)行匹配來算的話，我們就對(duì)他在時(shí)間上進(jìn)行一個(gè)，我這里寫的是兩個(gè)小時(shí)的平均。其實(shí)對(duì)氣象觀測(cè)來講，整體上觀測(cè)是前比如說是兩點(diǎn)鐘觀測(cè)，其實(shí)是一點(diǎn)五十到兩點(diǎn)之間的十分鐘的平均，所以我這里寫的是兩小時(shí)的平均，實(shí)際上是大概六十到七十分鐘的平均，這是參考了丹麥之前做過的比較，在時(shí)間上作尺度的平均，我們也進(jìn)行了這么一個(gè)平均進(jìn)行比較比較合理。
　　我們?cè)谶M(jìn)行比較的時(shí)候，在空間上選擇距離氣象觀測(cè)站點(diǎn)距離比較近，最近的衛(wèi)星掃描點(diǎn)進(jìn)行的觀測(cè)，但是在選擇距離最近的時(shí)候，有很多的技巧，我只點(diǎn)其中的一個(gè)，大家可以看最下面的，我們左邊最下面有一個(gè)黃色的指針，這是標(biāo)志著我們某一個(gè)氣象觀測(cè)的站點(diǎn)。按照距離最近的原則，可以挑出十一號(hào)，大家可以看到右下角十一號(hào)的紅色氣球的位置，是離衛(wèi)星站點(diǎn)最近的地區(qū)，由于這個(gè)位置在一個(gè)島礁上，在離建筑比較近，所以我算出來兩者的相對(duì)誤差可能會(huì)達(dá)到0.87，這個(gè)誤差特別大，如果我們把衛(wèi)星站點(diǎn)選擇22號(hào)位置，是在海里，是受建筑物的繁衍影響比較小的話，相對(duì)誤差會(huì)一下子提到到0.39，也就是說你應(yīng)用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的時(shí)候，一定要把離岸較近，受建筑物影響比較大的數(shù)據(jù)剔除掉這套自來在開拓海域繁衍的資料非常高。
　　這里我們給出一個(gè)對(duì)比的結(jié)果，左邊這張圖是杭州灣所有站點(diǎn)的實(shí)況觀測(cè)和衛(wèi)星繁衍的散點(diǎn)圖，右邊是廣東的散點(diǎn)圖，大家可以看到這是比較均勻的分布，分布的一致性比較高，這是相對(duì)的風(fēng)向的玫瑰圖，也就是說衛(wèi)星繁衍和我們風(fēng)向也是結(jié)合度非常高。另外我們計(jì)算了參數(shù)的分布，計(jì)算了我們會(huì)發(fā)現(xiàn)擬合出來的參數(shù)結(jié)果比較接近，如果在資源評(píng)估中三到十二秒米的關(guān)注范圍的話，我們可以看到紅線就是說衛(wèi)星擬合的風(fēng)能參數(shù)，藍(lán)線是實(shí)況觀測(cè)的參數(shù)，也就是說三到十二秒風(fēng)速關(guān)注的區(qū)域內(nèi)，用衛(wèi)星計(jì)算出來的發(fā)電量比實(shí)際稍微大一點(diǎn)，這是統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，如果我們把衛(wèi)星和衛(wèi)星繁衍的風(fēng)速和實(shí)際的風(fēng)速進(jìn)行對(duì)比的話，我們所拿到的所有的站點(diǎn)風(fēng)速進(jìn)行對(duì)比中，這個(gè)紅色的標(biāo)出來的站點(diǎn)的誤差相對(duì)比較大，其他的誤差還是小于35%，還是可以用的，其中有10個(gè)站點(diǎn)的相對(duì)誤差小于10%，精度還是比較高的。