[发明专利]一种海上风电场对地波超视距雷达探测效能影响的评估方法

说明书

本发明公开了一种海上风电场对地波超视距雷达探测效能影响的评估方法。根据地波超视距雷达参数以及风电场的预选区域展开场景分析，筛选出需重点分析的对象；根据提供的风电机组参数建立风机电磁模型，实现单个风机电磁模型的建立；按照预建设风电场风机经纬度坐标与雷达相对位置信息，在FEKO电磁计算软件中建阵列、建场景模型，对遮挡影响进行分析；计算单个风机设备在不同状态下的RCS变化；多普勒频率的影响进行分析；推导多径效应理论公式；场景实测等效，电磁环境噪声数据，评估出风电场影响范围。本发明通过采用电磁仿真计算、理论推导以及实测场景等效等手段，给出定量地评估结果。

技术领域

本发明属于风电场与雷达系统的电磁兼容领域，具体涉及一种海上风电场对地波超视距雷达探测效能影响的评估方法。

背景技术

近年来，我国风电场建设规划的数量和规模逐渐增大，尤其是沿海区域正在大力开展海上风电项目建设。海上风力资源丰富，是建设风力发电场的优选位置。然而风电场占地面积广、风机尺寸大、风叶转速高，有可能改变周围岸基雷达的海上目标环境。对于对海探测雷达而言，风电场产生的物标遮挡、绕射等对雷达而言都是非常不利的因素。目前，美国、欧盟等国家和组织已建立了关于风电场规划建设的评估机制，主要分析和解决风电场对军用设施的影响，尤其是确保雷达的预警探测能力不受影响。其技术手段主要采用电磁场仿真计算的方法，利用电磁计算模拟实际场景，得出风电场对雷达探测效能影响的定量结果。而国内对于风电场影响电磁环境和雷达性能等问题测、的研究起步较晚，技术手段不够完善，还无法为海上风电场的规划建设提供充分的理论和技术支撑。

地波超视距雷达利用高频电磁波沿地球表面绕射传播特性来实现远程超视距目标的探测，由于高频电磁波沿海面的绕射作用，传播路径沿地球表面弯曲而不是直线传播，因此探测距离可延伸到地球曲面的遮挡区。为使高频电磁波沿海面的绕射传播损耗小，雷达频率常工作在短波段的低端，同时采用垂直极化波。海上风电场建设场地一般选择距离陆地50公里以内的近海区域，考虑到地波超视距雷达特有的工作频段、覆盖海域广、相干积累时间长的特点，处在探测扇区内的风电场势必会对雷达探测性能造成影响。

发明内容

本发明提供一种海上风电场对地波超视距雷达探测效能影响的评估方法，以拟建设的海上风电项目为分析对象，通过采用电磁仿真计算、理论推导以及实测场景等效等手段，给出定量地评估结果。

本发明通过以下技术方案实现：

一种海上风电场对地波超视距雷达探测效能影响的评估方法，所述评估方法包括以下步骤：

步骤1：根据地波超视距雷达的基本性能、布站位置、波束宽度和作用区域参数以及风电场的预选区域展开场景分析，排除根本不可能受到风电场影响或影响非常小的雷达，筛选出需重点分析的对象；

步骤2：根据提供的风电机组参数建立风机电磁模型，通过网格划分、网格数量设定和网格优化实现单个风机电磁模型的建立；

步骤3：按照预建设风电场风机经纬度坐标与雷达相对位置信息，在FEKO电磁计算软件中建立风电机组阵列，同时建立地波超视距雷达场景模型，仿真风电场区域对周围电场强度的影响，并对风电机组造成的遮挡影响进行分析；

步骤4：仿真计算单个风机设备在不同状态下的RCS变化；

步骤5：针对风机叶片转动产生的多普勒频率对雷达回波的影响进行分析；

步骤6：根据风电机组阵列的分布特点，推导多径效应理论公式并进行计算；

步骤7：场景实测等效，测试相似环境下的电磁环境噪声数据，对拟建设风电场环境以及功耗进行等效计算，评估出风电场影响范围。