[发明专利]海上风能资源选址新技术

说明书

本发明属于海洋新能源开发利用领域，涉及风能资源的综合评估、等级区划，其步骤包括：首先利用风场数据，计算得到长时间序列、高时空分辨率的风能密度大数据；从风能密度大数据中提取资源评估、海上施工、防灾减灾关注的各个要素，包括多年平均的风能密度大小、有效风速频率、200W/m²以上风能密度频率、水深、离岸距离、极值风速、资源的稳定性(包括变异系数、月变化指数、季节变化指数)等；对上述要素进行标准化处理；分析各个要素的权重；利用Delphi法，精细化地计算各个海域风能资源的期望值；将风能资源的期望值划分为7个等级，实现风能的等级区划。并利用专业绘图软件将风能各要素、等级区划结果可视化，建立查询索引；根据用户输入的查询条件向用户返回相应的风能数据并重生成影像文件。

技术领域

本发明构建了一套风能资源等级区划(即选址)的新标准，该标准能够全面考虑资源特征和环境特征，比传统方案更贴近于实际工程需求，也能更好地展现风能等级的区域性差异，属于海洋新能源开发利用领域，主要应用于海上风电、海水淡化的宏观和微观选址。

背景技术

海上风能资源的开发利用可为缓解人类社会的资源危机、环境危机做出积极贡献，也可以为边远海岛提供电力供应，提高其生存能力、可持续发展能力，增强人类开发海洋的能力。茫茫大海上镶嵌着很多宝石般的岛礁，这些岛礁也必将是海洋权益维护、“21世纪海上丝绸之路”建设的关键支撑点。但远离大陆、电力和淡水供应紧张、生态脆弱等诸多困难，严重制约着边远海岛的生存能力、可持续发展能力，长期以来也一直是一项世界性难题。在高度电气化的当今时代，没有电，很多设备无法运转，甚至瘫痪。因地制宜展开海上风电，不仅可以实现岛礁的电力、淡水自给自足，还能有效保护岛礁脆弱的生态，有利于提高岛礁的生存能力、可持续发展能力。风能开发，评估先行。

前人在风能特征分析方面做出了很大贡献，但目前为止，关于风能等级区划的研究极为稀少，而这项工作密切关系到海上风电场选址的合理性。2005年10月，美国能源部(United States Department of Energy)国家新能源实验室(NREL)利用QuilSCAT风场资料，绘制了全球海域的风能等级区划图。2014年，郑崇伟和潘静利用CCMP风场资料，绘制了全球海域的风能等级区划图。这两次等级区划能够为风能开发的宏观选址提供一定的参考，但整体来看，等级区划结果的区域性差异并不显著，如南北半球西风带基本都属于7级风能，不能很好地为西风带内的风力发电选址提供参考。此外，传统的风能等级区划方案只是单一地考虑风能密度的大小，或者考虑风速大小、风能密度的大小、有效风速出现的频率三个风能要素，基本没有考虑海洋环境特征，容易脱离海洋工程的实际需求。

从以上的问题分析中，发明人认识到目前虽然有风能等级区划标准，但评估要素片面，容易脱离风能开发的实际需求。数据量巨大、技术含量高等诸多难点导致目前还没有能够综合考虑风能特征和海洋环境特征的风能资源等级区划标准，这就无法为海上风电、海水淡化的可行性论证、业务化运行等提供科技支撑、辅助决策。

发明内容

发明目的：

用Delphi法(专家咨询权数法)，构建了一套能够全面考虑资源特征和环境特征的风能资源等级区划新标准，为海上风电的宏观和微观选址、岛礁的风力发电等提供科学依据、辅助决策。

发明系统名称：风能资源等级区划(即选址)新技术

发明系统英文名称和简写：New Wind Energy Classification Scheme

简称：NWECS

本发明的NWECS可以解决的问题、有益效果：

(1)本发明在实现风能等级区划过程中，除了传统关注的风能资源特征，同时也考虑了一系列与海洋工程密切相关的要素，区划结果更贴近风能采集、海上施工、防灾减灾的实际需求。