风电技术论坛之风资源评估与风功率预测——北京国际风能大会展中报道

　　这种卫星繁衍资料的原理基本上简单来讲是雷达，雷达信号和海面的海浪之间相互作用会产生一个反馈的信号。这个信号我们所得到以后是以雷达的反射系数这样一个数据我们所得到的，这张图上亮度越高，表示雷达的反射系数越强，就是说我们所对应的繁衍的风速就越大，这是繁衍的原理。
　　我们把所能得到的卫星的系数是雷达的后项反射系数，如何得到海表风，这里我们用经验的地球物理的方程，这个方程左边是雷达的反射系数，右边这一串公式里面大U是我们所关注的十米的风速，是我们繁衍所要得到的风速，第二个是雷达入射角，另外一个是雷达入射角的角度。另外是风的强度这样计算出繁衍的风速。在繁衍的时候，繁衍原理会受到海浪和降雨的影响，繁衍过程中要把这些虚假的信号剔除掉。因此我们经过刚才的方程繁衍以后我们可以得到一个原始的卫星繁衍的风场。大家看到点点的返点比较多，这是由于我们的资料的空间分辨率特别高，大概是一公里乘一公里的在这个图上的繁衍比较高，但是在我们近海资源评估中，我们通常所关注的尺度是中尺度的，所以我们在应用中需要把它这些小尺度的信号直接滤掉，所以我们在接下来的处理中会进行一个空间上的平滑。刚才我也讲了，我们所拿到的资料是极轨卫星的观测，只有向上和向下两个观测范围。但是在时间上的密度不是特别高，这是所有卫星资料的通病，所以我们在应用中，在时间上也要稍做处理才能进行进一步的应用。
　　因此，这套资料我们相当于拿到了以后对它进行简单处理以后用我们中国沿海的一些气象观测产生的观测站点进行的检验，这个项目中我们选择两个区域，一个是杭州湾区域，也就是说右上角的图。还有广东沿海的区域，之所以选择这两个区域，因为这两个区域的气象观测的数据质量相对比较好，而且观测的站点比较多，我们用这两个区域进行检测。即便是这两个区域，我们可以看到卫星所扫描到的这两个区域的卫星图片的个数也是对杭州湾地区来讲，2009-2011年只有174张，下边这个的话是461张，一年的话只有60个观测的实测。
　　这里的话我们对卫星观测的数据进行简单的处理，首先是我刚才所说的由于繁衍的技术的问题，卫星的繁衍资料有效的风速区间大概是二到二十四之间，也就是说小与两米和大于24米的风速的虚假信号我们全部剔除掉了，另外由于分辨率必须高，由于有散点，我们把比较大的散点剔掉，同时在五乘五范围内进行空间的平滑，因为用近海风能资源评估，所以我们关注的是这个尺度的变化信号。经过这个处理以后，我们这里给出八张图，左边四张是杭州湾地区的图，右边是广州和海南沿海的，左边是最原始的图片，没有经过处理，右边是经过处理以后的卫星观测数据。经过处理以后的数据明显平滑了，在近海风能资源中具有更好的应用型，我们把它大部分的虚假信号拿掉了，对于广州和海南地区来讲同样是这个道理。
　　当然我们在进行检验的时候，用实况数据进行检验的时候，因为我们所拿到的实况观测的数据是逐小时的风速观测，一个小时一个观测，对于杭州湾地区我们拿的是2009-2011年，因为是有时间的对应。对于逐小时的数据，我们要跟卫星的扫描是一个固定的时刻，要进行匹配来算的话，我们就对他在时间上进行一个，我这里写的是两个小时的平均。其实对气象观测来讲，整体上观测是前比如说是两点钟观测，其实是一点五十到两点之间的十分钟的平均，所以我这里写的是两小时的平均，实际上是大概六十到七十分钟的平均，这是参考了丹麦之前做过的比较，在时间上作尺度的平均，我们也进行了这么一个平均进行比较比较合理。
　　我们在进行比较的时候，在空间上选择距离气象观测站点距离比较近，最近的卫星扫描点进行的观测，但是在选择距离最近的时候，有很多的技巧，我只点其中的一个，大家可以看最下面的，我们左边最下面有一个黄色的指针，这是标志着我们某一个气象观测的站点。按照距离最近的原则，可以挑出十一号，大家可以看到右下角十一号的红色气球的位置，是离卫星站点最近的地区，由于这个位置在一个岛礁上，在离建筑比较近，所以我算出来两者的相对误差可能会达到0.87，这个误差特别大，如果我们把卫星站点选择22号位置，是在海里，是受建筑物的繁衍影响比较小的话，相对误差会一下子提到到0.39，也就是说你应用卫星数据的时候，一定要把离岸较近，受建筑物影响比较大的数据剔除掉这套自来在开拓海域繁衍的资料非常高。
　　这里我们给出一个对比的结果，左边这张图是杭州湾所有站点的实况观测和卫星繁衍的散点图，右边是广东的散点图，大家可以看到这是比较均匀的分布，分布的一致性比较高，这是相对的风向的玫瑰图，也就是说卫星繁衍和我们风向也是结合度非常高。另外我们计算了参数的分布，计算了我们会发现拟合出来的参数结果比较接近，如果在资源评估中三到十二秒米的关注范围的话，我们可以看到红线就是说卫星拟合的风能参数，蓝线是实况观测的参数，也就是说三到十二秒风速关注的区域内，用卫星计算出来的发电量比实际稍微大一点，这是统计的结果，如果我们把卫星和卫星繁衍的风速和实际的风速进行对比的话，我们所拿到的所有的站点风速进行对比中，这个红色的标出来的站点的误差相对比较大，其他的误差还是小于35%，还是可以用的，其中有10个站点的相对误差小于10%，精度还是比较高的。