海上风资源调查：“绘制”风电开发指引“地图”

■文｜《海洋与渔业》记者 廖静

广东沿海地区经济发达，而化石能源资源短缺，海上风能是重要的资源优势，开发利用海上风能资源对于增加广东地区的电力供应、促进经济社会发展意义重大。大力发展海上风能，可缓解广东省用电紧张局面，可促进广东省能源结构调整，减少环境污染，为广东省可持续发展战略贡献力量。“海上风电场投资大，前期测风成本昂贵，测风周期长，测风点可代表的测风区域较小，如果选择错误的开发场址，将给投资者带来巨大的损失。”深圳航天宏图信息技术有限公司副总经理费川云说。

│初│衷│

为海上风电提供指向

日前，该公司关于风资源分布状况与风能储量调查的项目获得了广东省海洋与渔业厅 2000万元专项资金扶持。费川云告诉记者，成果有利于充分合理利用广东省海上风能资源，加强广东省海上风电场工程的前期工作，促进海上风电的持续健康发展。“项目完成后，可以为广东省近海深水区海上风电规划编制提供依据，为海上风电开发投资商投资决策提供指导，为海上风电风机机组设备制造商针对广东省海域特点改进风机性能提供参考。”

费川云称，本项目自主研发的多源海上风资源评估数据库和综合服务与应用软件、采用多源数据的广东海域高分辨率海上风资源详查、基于高分辨率、高精度卫星遥感数据的海上风资源评估产品、激光雷达测风在 30米以深海上风资源评估应用、针对广东省海域的高分辨率海洋风场数值模式优化改进等 5个方面应用于广东海域风资源分布和风能量储备调查在国内尚属首次。

│难│点│

开发难度大 缺乏有效经验

广东省海域实际测风点稀疏，测风序列较短，且多数测风点均集中在近海30m以浅海域。目前仍然缺乏评估近海深水区风能资源的有效手段。利用高分辨率遥感、数值模式、激光雷达、测风塔、浮标等多源测风资料对目前严重缺乏测风资料且海洋情况复杂的广东海域近海深水区风资源进行评估，同时综合考虑海洋功能区划、海洋生态保护、港口通航、海底光缆及油气管道布置、风电机组可用性及工程建设可行性等多方面因素，分析实际可开发容量分析是最大的难点。

“风能储备不等于实际可开发容量。能否最大化利用风能资源是风电场选址成败的关键。”他说，他们的研究不但要进行广东省近海深水区（35米以深）风能分布和资源储量 km级分辨率详查，还要综合考虑海洋功能区划、海洋生态保护、港口通航、海底光缆及油气管道布置、风电机组可用性及工程建设可行性等多方面因素，为海上风电场选址提供参考。

与陆地风能相比，海上风资源评估与开发难度更大，需综合考虑的因素更多。海上风能的风速概率参数、风能密度、年风能可利用时间、风电场风速预测等重要参数会表现出不同的特性，因而需要建立海上风能参数区别于陆地参数对待的评估方法和评价模型，使其对于海上风电建设评估更具针对性和科学性。化和并行化改进，使其能够满足本项目高密度数值计算的刚性要求。在风场数值模拟阶段，将多源卫星探测风场数据、广东沿岸海洋站数据、气象站数据及近海浮标数据利用数据同化技术进行模式改进。”费川云说。

│创│新│

多种前沿技术得到运用

据费川云介绍，该公司获得广东省海洋与渔业厅专项资金支持的项目是基于多源数据的广东海域高分辨率海上风资源详查。“采用多种观测手段，如高分辨率卫星资料、激光雷达测风系统、测风塔、海上浮标观测点等，结合数值模拟技术，对广东海域风能资源储量开展1km分辨率精细化分析。不同数据源间的相互对比验证，确保评估依据科学、客观。”

目前对广东省近海深水区（大于35米水深）的观测与研究极少。他谈到，研究创新性地提出广东省近海深水区可开发的推荐厂址，并计算各海上风电场规划装机容量，为广东省近海深水区海上风电开发的规划与决策提供依据。

多源卫星遥感数据在海面风资源评估中得到应用也是这个项目的亮点之一。他表示，目前国内基于高分辨率、高精度卫星遥感数据的海上风电开发及风资源评估应用较少。本研究基于多源卫星遥感风场数据，采用最优插值方法制作长时间序列全覆盖的海面风速资料，对研究海域进行海面风资源普查；基于星载 SAR卫星数据，利用修正上升流的风速反演模型，制作高空间分辨率的风速资料，对研究海域开展 km级分辨率风资源详查。

其次，在 30米以深海上风资源评估中应用激光雷达测风技术。据称，激光雷达测风是新型海上测风技术，可获取海域上空10到300米高度范围内 10个高程的风廓线数据。激光雷达可以定点投放，灵活移动，改变了测风塔建设费用高且风数据区域代表性不足的问题。它不但可以获取精确的点位风数据，还可以为卫星遥感风观测数据的反演校准提供数据支持。

据他透露，项目还将优化改进针对广东省海域的高分辨率海洋风场数值模式。“由于本项目涉及的计算量非常巨大，而CALMET模式尚无并行版本发行，将首次对 CALMAT代码进行优

│前│景│

可增加海上风电开发密度

目前广东省海上风电开发范围主要集中在近海浅水区（10～35米水深），广东省海上风资源观测与评估的主要范围也集中在近海浅水区，对近海深水区（35米以深）的观测与研究极少。随着广东省海上风电的快速发展，海上风电场离岸距离更远、水深更深的发展趋势已经十分明显，对近海深水区的风资源储量及可开发容量的研究需求也越来越迫切。

“虽然说我们这个项目是分析风资源状况和风能储量，但就海上风电建设工程而言，却是一个系统工程。”费川云提到，风能储量不等于有效可利用风能，要综合考虑海洋功能区划、生态保护、港口同航，海底光缆等这些因素是为了从工程建设的角度把有效可利用风能从总风能分布和风能储量中筛选出来，指导风电场选址。

最终，这个项目将对全省海域风资源分布状况以及风资源储量开展 km级详查研究；将形成海上风电建设的科学评估与分析体系，建设一套能够用于海上风电建设评估与分析的科学的软件系统，最终实现海上风电建设评估的综合服务与应用，为海上风电建设需求分析提供科学的评价及有力支撑。“项目成果预期可以成为广东省近海深水区海上风电开发的指引地图，并将提高广东海域海上风电项目开发的密度。”他预估。