海上風資源調(diào)查：“繪制”風電開發(fā)指引“地圖”

■文｜《海洋與漁業(yè)》記者 廖靜

廣東沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，而化石能源資源短缺，海上風能是重要的資源優(yōu)勢，開發(fā)利用海上風能資源對于增加廣東地區(qū)的電力供應(yīng)、促進經(jīng)濟社會發(fā)展意義重大。大力發(fā)展海上風能，可緩解廣東省用電緊張局面，可促進廣東省能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少環(huán)境污染，為廣東省可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略貢獻力量?！昂Ｉ巷L電場投資大，前期測風成本昂貴，測風周期長，測風點可代表的測風區(qū)域較小，如果選擇錯誤的開發(fā)場址，將給投資者帶來巨大的損失?！鄙钲诤教旌陥D信息技術(shù)有限公司副總經(jīng)理費川云說。

│初│衷│

為海上風電提供指向

日前，該公司關(guān)于風資源分布狀況與風能儲量調(diào)查的項目獲得了廣東省海洋與漁業(yè)廳 2000萬元專項資金扶持。費川云告訴記者，成果有利于充分合理利用廣東省海上風能資源，加強廣東省海上風電場工程的前期工作，促進海上風電的持續(xù)健康發(fā)展?！绊椖客瓿珊?，可以為廣東省近海深水區(qū)海上風電規(guī)劃編制提供依據(jù)，為海上風電開發(fā)投資商投資決策提供指導，為海上風電風機機組設(shè)備制造商針對廣東省海域特點改進風機性能提供參考?！?/p>

費川云稱，本項目自主研發(fā)的多源海上風資源評估數(shù)據(jù)庫和綜合服務(wù)與應(yīng)用軟件、采用多源數(shù)據(jù)的廣東海域高分辨率海上風資源詳查、基于高分辨率、高精度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的海上風資源評估產(chǎn)品、激光雷達測風在 30米以深海上風資源評估應(yīng)用、針對廣東省海域的高分辨率海洋風場數(shù)值模式優(yōu)化改進等 5個方面應(yīng)用于廣東海域風資源分布和風能量儲備調(diào)查在國內(nèi)尚屬首次。

│難│點│

開發(fā)難度大 缺乏有效經(jīng)驗

廣東省海域?qū)嶋H測風點稀疏，測風序列較短，且多數(shù)測風點均集中在近海30m以淺海域。目前仍然缺乏評估近海深水區(qū)風能資源的有效手段。利用高分辨率遙感、數(shù)值模式、激光雷達、測風塔、浮標等多源測風資料對目前嚴重缺乏測風資料且海洋情況復雜的廣東海域近海深水區(qū)風資源進行評估，同時綜合考慮海洋功能區(qū)劃、海洋生態(tài)保護、港口通航、海底光纜及油氣管道布置、風電機組可用性及工程建設(shè)可行性等多方面因素，分析實際可開發(fā)容量分析是最大的難點。

“風能儲備不等于實際可開發(fā)容量。能否最大化利用風能資源是風電場選址成敗的關(guān)鍵。”他說，他們的研究不但要進行廣東省近海深水區(qū)（35米以深）風能分布和資源儲量 km級分辨率詳查，還要綜合考慮海洋功能區(qū)劃、海洋生態(tài)保護、港口通航、海底光纜及油氣管道布置、風電機組可用性及工程建設(shè)可行性等多方面因素，為海上風電場選址提供參考。

與陸地風能相比，海上風資源評估與開發(fā)難度更大，需綜合考慮的因素更多。海上風能的風速概率參數(shù)、風能密度、年風能可利用時間、風電場風速預測等重要參數(shù)會表現(xiàn)出不同的特性，因而需要建立海上風能參數(shù)區(qū)別于陸地參數(shù)對待的評估方法和評價模型，使其對于海上風電建設(shè)評估更具針對性和科學性。化和并行化改進，使其能夠滿足本項目高密度數(shù)值計算的剛性要求。在風場數(shù)值模擬階段，將多源衛(wèi)星探測風場數(shù)據(jù)、廣東沿岸海洋站數(shù)據(jù)、氣象站數(shù)據(jù)及近海浮標數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)同化技術(shù)進行模式改進?！辟M川云說。

│創(chuàng)│新│

多種前沿技術(shù)得到運用

據(jù)費川云介紹，該公司獲得廣東省海洋與漁業(yè)廳專項資金支持的項目是基于多源數(shù)據(jù)的廣東海域高分辨率海上風資源詳查?！安捎枚喾N觀測手段，如高分辨率衛(wèi)星資料、激光雷達測風系統(tǒng)、測風塔、海上浮標觀測點等，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，對廣東海域風能資源儲量開展1km分辨率精細化分析。不同數(shù)據(jù)源間的相互對比驗證，確保評估依據(jù)科學、客觀?！?/p>

目前對廣東省近海深水區(qū)（大于35米水深）的觀測與研究極少。他談到，研究創(chuàng)新性地提出廣東省近海深水區(qū)可開發(fā)的推薦廠址，并計算各海上風電場規(guī)劃裝機容量，為廣東省近海深水區(qū)海上風電開發(fā)的規(guī)劃與決策提供依據(jù)。

多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在海面風資源評估中得到應(yīng)用也是這個項目的亮點之一。他表示，目前國內(nèi)基于高分辨率、高精度衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的海上風電開發(fā)及風資源評估應(yīng)用較少。本研究基于多源衛(wèi)星遙感風場數(shù)據(jù)，采用最優(yōu)插值方法制作長時間序列全覆蓋的海面風速資料，對研究海域進行海面風資源普查；基于星載 SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用修正上升流的風速反演模型，制作高空間分辨率的風速資料，對研究海域開展 km級分辨率風資源詳查。

其次，在 30米以深海上風資源評估中應(yīng)用激光雷達測風技術(shù)。據(jù)稱，激光雷達測風是新型海上測風技術(shù)，可獲取海域上空10到300米高度范圍內(nèi) 10個高程的風廓線數(shù)據(jù)。激光雷達可以定點投放，靈活移動，改變了測風塔建設(shè)費用高且風數(shù)據(jù)區(qū)域代表性不足的問題。它不但可以獲取精確的點位風數(shù)據(jù)，還可以為衛(wèi)星遙感風觀測數(shù)據(jù)的反演校準提供數(shù)據(jù)支持。

據(jù)他透露，項目還將優(yōu)化改進針對廣東省海域的高分辨率海洋風場數(shù)值模式。“由于本項目涉及的計算量非常巨大，而CALMET模式尚無并行版本發(fā)行，將首次對 CALMAT代碼進行優(yōu)

│前│景│

可增加海上風電開發(fā)密度

目前廣東省海上風電開發(fā)范圍主要集中在近海淺水區(qū)（10～35米水深），廣東省海上風資源觀測與評估的主要范圍也集中在近海淺水區(qū)，對近海深水區(qū)（35米以深）的觀測與研究極少。隨著廣東省海上風電的快速發(fā)展，海上風電場離岸距離更遠、水深更深的發(fā)展趨勢已經(jīng)十分明顯，對近海深水區(qū)的風資源儲量及可開發(fā)容量的研究需求也越來越迫切。

“雖然說我們這個項目是分析風資源狀況和風能儲量，但就海上風電建設(shè)工程而言，卻是一個系統(tǒng)工程?！辟M川云提到，風能儲量不等于有效可利用風能，要綜合考慮海洋功能區(qū)劃、生態(tài)保護、港口同航，海底光纜等這些因素是為了從工程建設(shè)的角度把有效可利用風能從總風能分布和風能儲量中篩選出來，指導風電場選址。

最終，這個項目將對全省海域風資源分布狀況以及風資源儲量開展 km級詳查研究；將形成海上風電建設(shè)的科學評估與分析體系，建設(shè)一套能夠用于海上風電建設(shè)評估與分析的科學的軟件系統(tǒng)，最終實現(xiàn)海上風電建設(shè)評估的綜合服務(wù)與應(yīng)用，為海上風電建設(shè)需求分析提供科學的評價及有力支撐。“項目成果預期可以成為廣東省近海深水區(qū)海上風電開發(fā)的指引地圖，并將提高廣東海域海上風電項目開發(fā)的密度?！彼A估。