一种定量评价区域风能资源开发潜力的方法
【专利摘要】本发明涉及一种定量评价区域风能资源开发潜力的方法。包括以下步骤:(1)模拟风能资源的空间分布,即运用相关分析方法,筛选与年均风速显著相关的宏观地理因子,进而采用混合插值方法,得到年均风速的空间分布曲面;(2)风速外推,即采用对数律公式,将10m高度处年均风速外推,获得50m、80m和100m三个高度处的风能资源空间分布;(3)估算区域内风能资源理论开发潜力,即剔除风能资源的不适宜开发区域;(4)估算区域内风能资源技术开发潜力,即依据风机产品的技术参数计算全年发电总量;(5)估算区域内风能资源经济开发潜力,测算风能的发电成本,并绘制成本供给曲线,依据风电上网价格,获得该区域风能的经济开发潜力。
【专利说明】-种定量评价区域风能资源开发潜力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于可再生能源评价【技术领域】。具体的说是建立一种可用来定量评价区域 风能资源开发潜力的流程方法。
【背景技术】
[0002] 科学、准确的评估区域可再生能源的开发潜力及其空间分布状况是可再生能源发 展规划的一项重要的基础性工作。但是由于可再生能源的时空变异性大、开发资源量与当 地气候、土壤、土地利用等因素密切相关等特点,潜力评估工作往往是非常困难的。地理信 息系统(GIS)是一种用于获取、存储、编辑、处理、查询、分析、显示输出空间相关信息的计算 机系统,它以地理空间数据库为基础,采用空间模型分析方法,能实时提供相关信息。在地 理计算、网络分析、识别和量化环境约束所带来的影响以及空间数据可视化等方面,GIS是 一个强有力的工具。近年来,应用GIS空间分析功能与其他应用模型或算法相结合,进行资 源潜力及其空间分布评估的研究很多。为准确把握区域风能的开发潜力,研究者在风能潜 力评估过程中整合环境、社会经济等空间和时间信息数据已成为该领域研究的主要趋势。 在风能潜力评估过程中,需要综合考虑当地的地理、技术和经济发展等限制因素,才能得出 与实际情况相符的定量风能开发潜力。但根据对现有文献调研的结果,到目前为止,仍然缺 乏一套简单有效的评估区域陆地风能资源的方法。
【发明内容】
[0003] 针对风能潜力评价方面存在的问题,本发明建立了一套可用来定量评价区域风能 资源开发潜力的流程方法。本发明采用GIS空间技术与定量模型相结合的方法,分别从理 论潜力、技术潜力和经济潜力三个层面,选取生态环境、技术和经济的评价标准和参数,系 统评估区域风能资源的开发潜力和空间分布状况。具体评价流程参见图一,包括五个基本 步骤:第一步,模拟距离地面10m高度处风能资源的空间分布;第二步,风速外推,就是将 l〇m高度处年均风速外推,从而获得距离地面50m、80m和100m三个高度处的风能资源空间 分布;第三步,估算区域内风能资源理论开发潜力,即剔除风能资源的不适宜开发区域;第 四步,估算区域内风能资源技术开发潜力,即在理论开发潜力评估的基础上,选择目前技术 条件下主流的风机产品,依据其技术参数计算全年发电总量;第五步,估算区域内风能资源 经济开发潜力,即考虑当前风电机组市场价格、运营维护成本等经济因素,测算风能的平均 发电成本;进而绘制区域的成本供给曲线,依据当前的风电上网价格,最终准确的获得该区 域风能的经济开发潜力。至此,本发明的评价过程结束。以下是上述五个评价步骤的详细 计算过程: (1)模拟距离地面l〇m高度处风能资源的空间分布 收集研究区域内气象站点的常规气象数据(包括气象站的经纬度、海拔高度,以及日均 风速、温度、气压等常规气象数据)、DEM以及最新的土地利用/ 土地覆被等地理空间数据; 运用相关分析方法,筛选与年均风速显著相关的宏观地理因子(包括气象站点的经度、纬 度、海拔、气压、温度、空气密度、距海岸最近距离、地形粗糙度和坡度等);进而采用趋势面 分析和普通克吕格插值相结合的混合插值方法,即把实际的风速分布曲面分解为趋势面和 剩余面两部分,前者采用多元回归方法建立多元趋势面回归数学模型,反映地理要素的宏 观分布规律;而对于剩余值则采用普通克吕格插值方法来反映微观局域特征;最终将两个 结果相加,得到年均风速的空间分布曲面; (2) 风速外推 常用的定量描述风速廓线的方程有指数律和对数律两种,可以将参考高度的风速推算 到另一个高度上的风速。当要推算高度超过60m时,推荐采用对数律公式,其数学表达式 为:
【权利要求】
1. 本发明涉及一种定量评价区域风能资源开发潜力的方法。
2. 其特征包括以下步骤:(1)模拟距离地面10m高度处风能资源的空间分布,即运用 相关分析方法,筛选与年均风速显著相关的宏观地理因子(包括气象站点的经度、纬度、海 拔、气压、温度、空气密度、距海岸最近距离、地形粗糙度和坡度等);进而采用趋势面分析和 普通克吕格插值相结合的混合插值方法,得到距离地面l〇m高度处年均风速的空间分布曲 面;(2)风速外推,即采用对数律公式,将10m高度处年均风速外推,从而获得距离地面50m、 80m和100m三个高度处的风能资源空间分布;(3)估算区域内风能资源理论开发潜力,即剔 除风能资源的不适宜开发区域;(4)估算区域内风能资源技术开发潜力,即在理论开发潜 力评估的基础上,选择目前技术条件下主流的风机产品,依据其技术参数计算全年发电总 量;(5)估算区域内风能资源经济开发潜力,即考虑当前风电机组市场价格、运营维护成本 等经济因素,测算风能的平均发电成本;进而绘制区域的成本供给曲线,依据当前的风电上 网价格,最终准确的获得该区域风能的经济开发潜力。
【文档编号】G06F19/00GK104239662SQ201310235254
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2013年6月14日
【发明者】郭青海, 孙艳伟, 王润 申请人:中国科学院城市环境研究所