无线通信-基于GIS的风能资源观测评估系统研究

无线通信-基于GIS的风能资源观测评估系统研究

基于GIS的风能资源观测评估系统研究

刘达新，迟文学，庞文静，陈瑶

（中国气象局气象探测中心，北京 100081）

【摘要】目的 基于全面掌握我国风能资源的分布状况和变化规律这一思想，介绍了在GIS技术支持下构建全国风能资源观测评估系统的总体结构与功能特征，重点讨论了系统实现过程中的开发思路、逻辑及应用架构、分析流程等关键问题。方法 基于ArcGIS和Oracle9i来建立全国风能资源空间分布数据库，并利用.Net对ArcEngine进行二次开发，对全国400个测风塔观测数据进行采集、解析、存储和分析表现等工作，并在此基础上完成全国风能资源观测评估系统。结论 实践结果表明，系统的建设对于全国风能资源观测、评估和今后的风能资源利用具有重要意义。

【关键词】风能资源；观测评估系统；地理信息系统；GIS

中图分类号：TP311 文献标识符：A

Study on the observation and evaluation system of wind energy resource based on GIS

LIU Da-xin, CHI Wen-xue, PANG Wen-jing, CHEN Yao

(Meteorological Observation Center of CMA, Beijing 100081)

Abstract：Objective Based on a comprehensive grasp of China's wind energy resources and changes in the rule of distribution of this idea to introduce the GIS technology in support of wind energy resources to build the national system of observation to assess the overall structure and function of the characteristics of the system focused on the development of the process of thinking, logic and application architecture, analysis of the key issues of process. Method Based on ArcGIS and Oracle9i to create a national database of the spatial distribution of wind energy resources and use .Net development of a second ArcEngine, 400 nationwide observation tower wind data collection, analysis, storage and analysis of performance, and on this basis wind energy resources to complete the national assessment system observation. Conclusion The results of the practice show that the system construction of wind energy resources was of great significance for the national observation, assessment and future use of wind energy resources.

Key words: Wind energy resources; Observation and evaluation system; Geographic Information System; GIS

0 引言

能源是现代社会和经济发展的动力，是人类生命存在和繁衍的生命线。传统化石能源的逐步耗竭，使能源危机已逐步逼近[1]。风能是一种可就地取用、无污染、可再生的资源[2]。但其具有能量密度小和时效不稳定的特性。因此，要摸清风能资源分布，综合对风能资源的大小和分布进行分析评估，找出风能资源丰富区域或可利用区域，再结合地形地质等其它因素综合分析，选择有利地形，就可以科学确定建立风电场地址。科学选址是风电场建设的前期工作，而摸清风能资源分布状况做好风能资源分析评估又是风电场前期工作的重要组成部份，是基础的基础。可见开展风能资源分析评估工作意义显著[3]。

地理信息系统（GIS）将地学空间数据处理与计算机技术相结合，以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，可以适时提供多种空间的和动态的地理信息[4]。但在风能资源观测评估方面GIS的应用尚处于起步阶段。国内外的一些学者进行了这方面的研究，如曹慧敏等[5]开发风能资源评估系统并与德国WPL53最新版本的风资源评估软件对同组数据进行分析的结果进行对比。王瑛等[6]利用GIS建立了中国的可再生能源信息系统。郑峰等[7]对温州的日照和风观测资料进行研究分析，得出温州的太阳能、风能空间分布特征。Li[8]分析了香港离岸风的风能状况，并指出利用其建成风能发电站能够供给香港全年用电6%的电力，同时评估了风电的经济价值。以上大量工作有力地促进了风能研究的发展，

对于进一步

无线通信-基于GIS的风能资源观测评估系统研究

扩大利用风能的区域，提供了科学的参考依据[9]。

本研究利用已经建立了由400座测风塔实时数据，基于ArcGIS和Oracle9i来建立全国风能资源空间分布数据库，并利用.Net对ArcEngine进行二次开发，建立了全国风能资源观测评估系统，以期为风电产业发展及其空间布局规划提供一个行之有效的手段。 1 系统总体架构设计

风能的分布具有很强的地域性，这决定了地理信息系统（GIS）技术在该领域研究中有着广阔的应用前景和发展潜力。本系统建立的目标是将地理信息系统的优势与风能观测数据有效地结合起来，建立起一套实时准确科学的全国风能资源评估系统，以便更好地做好全国风能的分布规律的评估工作更重要的是系统可以提供风能资源精细化监测评估服务产品。

从系统框架角度来看，风能资源观测评估系统的总体逻辑结构框架可分为三个层次（图

1）：外观表示层、系统应用层和系统支撑层[10][11]。下面对每一个层进行详细的说明，以便于更好的理解风能资源观测评估系统的组织架构。(1) 外观表示层：系统交互界面是系统使用者与应用软件之间的人机接口，总的作用是通过建立业务程序处理单元构建来系统运行的软件环境。 (2)系统应用层：系统应用层是系统的核心，构建了系统的整体框架，以及对于应用支持的各种支持引擎。(3)系统的支撑层：系统支撑层分为两个子层次，主要是软硬件环境以及关系数据库和空间数据库的集合。硬件环境主要是服务器、网络。软件环境主要包括系统软件、关系数据库软件和GIS专业软件。数据库层指的是存储大量风观测数据信息的关系数据库。另外，系统的安全保障体系主要是防火墙、杀毒软件以及身份认证等技术，其贯穿于三个层次中的每一层，从而确保各个层次正常的工作。

图1 风能资源评估系统组织架构

Fig.1 Wind resource evaluation system organization structure

2 系统的主要功能及其实现

2.1 数据来源和数据库建设

一个“测风塔”即构成一个观测站，可以观测一定范围内的风向、风速、气温、湿度、气压以及风梯度、风脉动等数据。全国主要风能区的400个70至120米的“测风塔”，形成一个风能资源专业观测网。为便于有效地利用这些数据资料，必须建立风能资源数据库，数据库包括空间数据和非空间数据。

数据库是信息系统的核心部分之一，存储结构设计是否合理直接影响着系统的运行效率，同时也决定着各功能模块的逻辑实现，因而是系统能否顺利构建的关键。为便于数据库有效地组织和管理海量信息，把数据库分为空间数据库和专题属性数据库。空间数据库根据数据存储性质和表达专题不同，可分为基础地理数据库和风能资源分布专题数据库[12]。空

无线通信-基于GIS的风能资源观测评估系统研究

间数据主要包括：全国基础地理数据，有省级行政区划、地级市行政区划、县级行政区划、风塔具体位置数据等。非空间数据库主要有风塔测量数据（状态数据、温度、气压、湿度、风速和风向等）和风能资源分布专题数据，包括全国风能分布状况、全年风速大于3m/s的有效风功率密度分布、全年风速大于3m/s小时数分布等。

2.2 数据处理流程

通过网络系统获得从测风塔上仪器发回来的采集数据，数据以 …… 此处隐藏：5368字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……