海上風資源調查：“繪制”風電開發指引“地圖”

■文｜《海洋與漁業》記者 廖靜

廣東沿海地區經濟發達，而化石能源資源短缺，海上風能是重要的資源優勢，開發利用海上風能資源對于增加廣東地區的電力供應、促進經濟社會發展意義重大。大力發展海上風能，可緩解廣東省用電緊張局面，可促進廣東省能源結構調整，減少環境污染，為廣東省可持續發展戰略貢獻力量。“海上風電場投資大，前期測風成本昂貴，測風周期長，測風點可代表的測風區域較小，如果選擇錯誤的開發場址，將給投資者帶來巨大的損失。”深圳航天宏圖信息技術有限公司副總經理費川云說。

│初│衷│

為海上風電提供指向

日前，該公司關于風資源分布狀況與風能儲量調查的項目獲得了廣東省海洋與漁業廳 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健康發展。“項目完成后，可以為廣東省近海深水區海上風電規劃編制提供依據，為海上風電開發投資商投資決策提供指導，為海上風電風機機組設備制造商針對廣東省海域特點改進風機性能提供參考。”

費川云稱，本項目自主研發的多源海上風資源評估數據庫和綜合服務與應用軟件、采用多源數據的廣東海域高分辨率海上風資源詳查、基于高分辨率、高精度衛星遙感數據的海上風資源評估產品、激光雷達測風在 30米以深海上風資源評估應用、針對廣東省海域的高分辨率海洋風場數值模式優化改進等 5個方面應用于廣東海域風資源分布和風能量儲備調查在國內尚屬首次。

│難│點│

開發難度大 缺乏有效經驗

廣東省海域實際測風點稀疏，測風序列較短，且多數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風能資源的有效手段。利用高分辨率遙感、數值模式、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風資源進行評估，同時綜合考慮海洋功能區劃、海洋生態保護、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可行性等多方面因素，分析實際可開發容量分析是最大的難點。

“風能儲備不等于實際可開發容量。能否最大化利用風能資源是風電場選址成敗的關鍵。”他說，他們的研究不但要進行廣東省近海深水區（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劃、海洋生態保護、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、風能密度、年風能可利用時間、風電場風速預測等重要參數會表現出不同的特性，因而需要建立海上風能參數區別于陸地參數對待的評估方法和評價模型，使其對于海上風電建設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值計算的剛性要求。在風場數值模擬階段，將多源衛星探測風場數據、廣東沿岸海洋站數據、氣象站數據及近海浮標數據利用數據同化技術進行模式改進。”費川云說。

│創│新│

多種前沿技術得到運用

據費川云介紹，該公司獲得廣東省海洋與漁業廳專項資金支持的項目是基于多源數據的廣東海域高分辨率海上風資源詳查。“采用多種觀測手段，如高分辨率衛星資料、激光雷達測風系統、測風塔、海上浮標觀測點等，結合數值模擬技術，對廣東海域風能資源儲量開展1km分辨率精細化分析。不同數據源間的相互對比驗證，確保評估依據科學、客觀。”

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

多源衛星遙感數據在海面風資源評估中得到應用也是這個項目的亮點之一。他表示，目前國內基于高分辨率、高精度衛星遙感數據的海上風電開發及風資源評估應用較少。本研究基于多源衛星遙感風場數據，采用最優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衛星數據，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用激光雷達測風技術。據稱，激光雷達測風是新型海上測風技術，可獲取海域上空10到300米高度范圍內 10個高程的風廓線數據。激光雷達可以定點投放，靈活移動，改變了測風塔建設費用高且風數據區域代表性不足的問題。它不但可以獲取精確的點位風數據，還可以為衛星遙感風觀測數據的反演校準提供數據支持。

據他透露，項目還將優化改進針對廣東省海域的高分辨率海洋風場數值模式。“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行，將首次對 CALMAT代碼進行優

│前│景│

可增加海上風電開發密度

目前廣東省海上風電開發范圍主要集中在近海淺水區（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，對近海深水區（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展，海上風電場離岸距離更遠、水深更深的發展趨勢已經十分明顯，對近海深水區的風資源儲量及可開發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，但就海上風電建設工程而言，卻是一個系統工程。”費川云提到，風能儲量不等于有效可利用風能，要綜合考慮海洋功能區劃、生態保護、港口同航，海底光纜等這些因素是為了從工程建設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的科學評估與分析體系，建設一套能夠用于海上風電建設評估與分析的科學的軟件系統，最終實現海上風電建設評估的綜合服務與應用，為海上風電建設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海上風電開發的指引地圖，并將提高廣東海域海上風電項目開發的密度。”他預估。