9基于SARWind和DeepCLidar的海上风资源和海洋气象评估综合解决方案.pdf

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1、基于SARWind和DeepCLidar的海上风资源和海洋气象评估综合解决方案2023激光雷达测风技术与风电应用研讨会MeteodynP o u r l a T e r r e,d e p u i s l E s p a c e从 太 空，为 地 球CLS5大战略业务环境监测与气候气象资源可持续性管理安全与防务交通能源与基础设施CLS:全球分布51 12 24 43 3海上风资源评估方法SARWind SARWind 技术DeepCLidar DeepCLidar 漂浮系统SARWind SARWind 应用与比较6海上风资源评估方法漂浮激光雷达高精度高采样频率高度覆盖40-250m单点测量测

2、量时长1-2年中尺度气象模型广泛的空间和时间覆盖对数值模拟参数化方案的强烈依赖平滑极端事件对近海风速水平梯度的还原较为粗糙海上风资源评估方法7SARWind技术体系选址规划/预评估阶段具备SAR数据，无激光雷达数据已进行激光雷达测风海洋气象浮标SAR图像机器学习Lev 1SARWindSARWind ATLASATLAS10m高度海上风资源图谱进一步整合局部测风数据进行校正10-250m高度风资源及年发电量功率曲线Lev 2SARWindSARWind POWERPOWER高分辨率大气数值模拟现场测风数据Lev 3SARWindSARWind INSITUINSITU海上风资源评估方法81 1

3、2 24 43 3海上风资源评估方法SARWind SARWind 技术DeepCLidarDeepCLidar 漂浮系统SARWind SARWind 应用与比较9SAR观测技术天基系统SAR：合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar)发射/接收电磁波测量海洋表面的后向散射信号强度不受光照和气候条件等限制观测范围广(250-400km)18年的数据库ENVISAT(2004-2012)Sentinel-1A&-1B(2014至今&2016-2021)其他(Radarsat-2等)近全球覆盖低时域采样SARWind 技术10从太空测风？遥感测风系统 测风激光雷达 气溶胶散

4、射辐射 后向散射信号的强度和相位 需要进行风场重构（针对漂浮式激光雷达）运动补偿算法 SAR 海面波纹的后向散射 后向散射信号的强度和相位 需要进行风速反演无风风SAR(C波段)无粗糙度海面粗糙度SARWind 技术LiDAR11第一步.表面风场反演海面粗糙度与风速和风向的关系先进和质量受控的数据处理流程CLS是欧空局基于SAR观测后处理的地球物理场的官方供应商海况是表面风场的直接反映SARWind 技术SAR L1 产品SAR L2B产品12第二步.表面风速处理优化选择兴趣区域使用表面修正模型改善风速评估与场地无关校正SAR传感器固有的偏差基于4500个浮标测量数据训练得到的机器学习算法偏差

5、从-0.57 m/s 降至-0.06 m/s标准差从-1.24 m/s 降至 0.86 m/sSAR L1 产品SAR L2B产品SARWind 技术SARWind 10m高度1km分辨率13第三步.垂直外推SARWind SARWind 轮毂高度1km分辨率SARWind 技术SARWind 10m高度1km分辨率SAR L1 产品SAR L2B产品14关于表面风速外推外推至 20m 到 250m基于实测数据训练并不断优化的机器学习算法输入参数第二步校正后的表面风场高分辨率大气数值模拟发表于Wind Energy Science多个验证案例SARWind 技术151 12 24 43 3海上

6、风资源评估方法SARWind SARWind 技术DeepCLidar DeepCLidar 漂浮系统SARWind SARWind 应用与比较16SARWind和中尺度模拟结果比较相比数值模拟，SARWind能够：140m高度瞬时风速20212021-1212-08 at 06:23 UTC08 at 06:23 UTC20212021-1212-08 at 06:23 UTC08 at 06:23 UTC20152015-2021202120152015-202120211km WRFSARWind140m高度