海上風能資源評估是海上風電場開發(fā)建設的基礎,豐富的多源衛(wèi)星遙感風場數(shù)據(jù)彌補了全球海上站位測風資料相對缺乏的不足。然而,目前利用多源衛(wèi)星遙感風場數(shù)據(jù)進行海上風能資源評估時仍存在一些需要進一步討論的問題:1)衛(wèi)星遙感樣本量的大小會對海上風能資源評估精度產(chǎn)生多大的影響?2)不同的衛(wèi)星過境時間及其組合會對海上風能資源評估精度產(chǎn)生多大的影響?3)由于陸地信號的干擾,在近海海域范圍內(nèi),衛(wèi)星遙感風場數(shù)據(jù)存在失真或缺失現(xiàn)象,能否結合沿海岸氣象站的測風數(shù)據(jù),利用空間插值方法,得到近海海域范圍內(nèi)風能資源評估結果?由此,本文主要圍繞以上問題進行研究,主要的研究內(nèi)容和結論如下:（1）衛(wèi)星遙感風場數(shù)據(jù)精度檢驗。本文利用Quik SCAT（1999～2009年）、ASCAT（2007～2015年）和Wind SAT（2003～2015年）風場數(shù)據(jù)與1999～2015年對應時空位置的39個NDBC浮標10 m高度逐小時風場數(shù)據(jù)分別進行對比分析。結果表明,在風速的精度檢驗中,ASCAT風速數(shù)據(jù)精度最高（RMSE為1.19m/s）,其次為Quik SCAT及Wind SAT,RMSE分別為1.23 m/s和1.45 m... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

中國海域衛(wèi)星遙感風場數(shù)據(jù)示意圖

第四章主要探討衛(wèi)星遙感樣本量對海上風能資源評估精度的影響。本文利用1999~2015年QuikSCAT、ASCAT、WindSAT及其組合的風場數(shù)據(jù)計算的風能參數(shù)(平均風速、平均風功率密度、Weibull參數(shù)C和k)與39個NDBC浮標的風能參數(shù)計算結果進行比較。同時利用隨機抽樣的方法,在不同衛(wèi)星遙感風場樣本數(shù)的條件下,比較海上風能參數(shù)計算精度之間的差異。第五章主要探討衛(wèi)星過境時間對海上風能資源評估精度的影響。本文利用1999~2015年39個NDBC浮標10 m高度逐小時風場數(shù)據(jù)模擬不同衛(wèi)星過境時間及其組合的風場數(shù)據(jù)計算的風能參數(shù),并與39個NDBC浮標逐小時風場數(shù)據(jù)所計算的風能參數(shù)進行比較。分析不同衛(wèi)星過境時間及其組合對海上風能資源評估精度的影響。

QuikSCAT(Quick Scatterometer)衛(wèi)星是美國國家航空航天局(NASA)于1999年6月成功發(fā)射,在軌道高度約為803 km、軌道傾角約為98.62°的太陽同步軌道上運行,周期約為101 min,衛(wèi)星降交點的地方時約為6:00,衛(wèi)星升交點的地方時約為18:00,截至2009年11月停止運行。QuikSCAT衛(wèi)星上搭載了名為SeaWinds的微波散射計,其主要任務是監(jiān)測海洋表面風場,也可用于陸地和海冰監(jiān)測。為了區(qū)分ADEOS-2衛(wèi)星上搭載的SeaWinds微波散射計,該傳感器通常被稱為QuikSCAT或QSCAT。SeaWinds散射計以13.4 GHz(Ku波段)的頻率和筆形波束天線圓錐掃描方式向地表發(fā)射微波脈沖,并測量地表連續(xù)的后向散射信號,SeaWinds有一根1 m的拋物天線,采用內(nèi)外兩個不同入射角的筆形波束,內(nèi)波束為HH極化,入射角是46°,外波束為VV極化,入射角是54°,且天線分為前視和后視觀測,在內(nèi)波束的掃描半徑內(nèi),每個掃描單元可以獲得4個不同方位角的后向散射系數(shù)(其中兩個為內(nèi)波束前視及后視,另兩個為外波束前視及后視),在外波束掃描區(qū)域的范圍內(nèi),每個掃描單元僅有兩個不同方位角的后向散射系數(shù)(僅由外部天線獲得),圖2.1為QuikSCAT觀測示意圖。內(nèi)波束的掃描幅寬為1400 km,外波束的掃描幅寬為1800 km,星下點無盲區(qū),每天可覆蓋90%以上的全球海域。QuikSCAT日瞬時風場數(shù)據(jù)由RSS(Remote Sensing Systems)[137]提供,通過Ku波段地球物理模式函數(shù)(Ku-2011)反演海表面10 m高度處的風速與風向信息,剔除了確定為陸地區(qū)域及包含海冰區(qū)域的反演風場數(shù)據(jù),產(chǎn)品編號為V4,空間分辨率為0.25°×0.25°,時間范圍為1999年7月到2009年11月,風場數(shù)據(jù)包括經(jīng)緯度、過境時間、風場信息(風速和風向)、是否有雨等信息,QuikSCAT風速的測量范圍是0~50 m/s,風向的測量范圍是0~360°。由于Ku波段波長較短,QuikSCAT的風場反演精度易受降雨的影響,在低風速下,受雨滴的后向散射信號影響,散射計反演風速產(chǎn)生正偏差,在高風速下,由于后向散射信號的大氣衰減,散射計反演風速產(chǎn)生負偏差,本研究中利用“rain flags”信息剔除有雨時空位置上的風場數(shù)據(jù)。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]海面風場全極化微波輻射測量[D]. 王振占.中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心） 2005

碩士論文
[1]全極化微波輻射計海面風場測量的反演及精度分析[D]. 高曉萍.華中科技大學 2012



本文編號：3317516