基于SRTM 数据的山地风电场风资源评估分析

摘 要：我国山区风能资源丰富，观测资料匮乏。山区风能资源分布复杂，监测难度大，评价要求高，开发的各种不利条件错综复杂。尤其是在前期风资源的评估中，对于地形数据的高精度获取存在较大难度，这对于风力发电来说具有相当大的影响。本文针对山地风电场基于SRTM的风资源评估展开论述，作者提出了自己工作和学习中总结出的实用性观点和建议。

关键词：山地风电场；风资源评估；SRTM

十三五期间，石油和水电占比将在相当长时间内保持稳定，风电和光伏翻倍才能完成清洁能源消费占比≥15%目标。但是，预计十三五期间能源需求量较低，如何提高风电发电效率，提升风电企业项目利润，对风资源评估提出了更高的要求。

随着风力发电的大规模开发和商业化应用，风资源的评估成为当前能源发展与利用的重点项目。高效、快捷的风资源评估与风电场地选址，成为当前学者的研究课题。针对当前阶段，风资源评估之中经常会出现对地形测绘和地表状况研究困难的问题，部分学者开始使用SRTM 数据来解决。但是，由于地形的复杂性与当前对STRM 数据使用的经验欠缺，在实用过程中，存在一些不足。

1 现阶段山地风电场风资源评估中SRTM 数据应用概述

SRTM 的全称是Shuttle Radar Topography Mission，是指航天飞机雷达地形测绘使命。而航天地形测绘是指利用人造地球卫星、宇宙发出啊、航天飞机等航天器作为工具，对地球表面的地形地貌等东西进行遥感测量。在现阶段中，由于SRTM 数据的使用技术还不成熟，所以在使用过程中，会存在一定的问题。

以往的航天测绘由于其精度有限，一般只能制作中、小比例尺地图。SRTM则是美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）以及德国与意大利航天机构共同合作完成联合测量，由美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载SRTM系统完成。本次测图任务从2000年2月11日开始至22日结束，共进行了11天总计222小时23分钟的数据采集工作，获取北纬60度至南纬60度之间总面积超过1.19亿平方公里的雷达影像数据，覆盖地球80%以上的陆地表面。

SRTM系统获取的雷达影像的数据量约9.8万亿字节，经过两年多的数据处理，制成了数字地形高程模型（DEM），即现在的SRTM地形产品数据。此数据产品2003年开始公开，经历多修订，目前的数据修订版本为V4.1版本。该版本由CIAT（国际热带农业中心）利用新的插值算法得到的SRTM地形数据，此方法更好的填补了SRTM 90的数据空洞。

1.1 地形复杂令SRTM 数据精确度缺乏

我国的地形地貌相对来说比较复杂，当前使用的各种技术，都难以让其数据的精确度与实际地形的精确度相互吻合。使用SRTM 数据来对地形进行表达时，它具有概括性和宏观性，从而导致细节缺失，使地形信息在细节上的表达缺乏。然而，风资源评估时，会因为地形的差异而导致评估结果受到一定的影响。

1.2 SRTM 数据操作多方面受限

由于SRTM 数据绘制的地图需要利用卫星等航天器来进行遥感测量，对于普通的研究所或者学者来说，对其进行测量的条件难以达到，自然也就难以使用SRTM 数据来对风资源进行评估。换言之，在我国现阶段的情况下，SRTM 数据的使用需要一定的条件来加以支撑，成本相对较高，难以实现该项技术使用的普遍性。

2 多种技术条件下的地形对比分析

我国现阶段对于SRTM 数据的使用较为典型的是云南DGS高海拔复杂山地风电场风资源评估案例。在该项目中，分别绘制的SRTM 数据转化二次的地图和实际测量中1：10000 地图，同时对两个地图进行了比对，而后得出的结论是：两种数据的地形表达上具有一致性，吻合度较高。但是，由于SRTM数据本身的精确度会比实际地形的精确度低一些，所以，实际测量越是精细的地图，越会优于SRTM 数据表达的地图。

通常，可以利用模拟效率系数NSE 对SRTM 数据绘制地图进行校准与验证，其表达式如图（1）。

在式中，Xmi 是实测数据；Xpi 是SRTM 数据；Xm 是实测数据的平均值；n 是样本数；NSE 是模拟效率系数。如果经过该表达式计算后，NES 数据在0.75 到1.00 之间，那么表示SRTM 数据与实际测量地图的数据基本一致；如果NES 数据在0.35 到0.75 之间，那么表示SRTM 数据可以使用；但是，如果NES 数据小于0.35，那么表示数据基本作废，不能使用。我国现阶段已经有相关案例证明，SRTM 数据与实测数据地图吻合度较高，可以投入正常使用。

3 风资源评估中SRTM 数据实践经验

3.1 两种数据综合利用

在上述中，表现了SRTM 数据的准确性，同时，也揭示了其对细节性的地形表达缺乏。为了保证风资源评估的准确性，笔者认为，可以将两种方式一体化。两种方式的使用，可能会在一定程度上提高项目实施的难度，但是，随着经济的发展，对于实测地貌的地图绘制，我国早就具有一定的基础作为支撑，所以，在使用SRTM 数据时，再将该种地图作为参考，可以更好的了解到地形，实现高精度评估。

3.2 SRTM 数据二次应用

利用SRTM 数据绘制而成的地图，实际上具有多次使用的价值。在当前的社会背景之下，不适合在针对性的测量与绘制，但是，可以在已经测量的基础进行再利用。对于地形来说，具有一定的稳定性，SRTM 数据地图在使用中可具有一定的长期性。但是，由于山地风电场风资源评估具有阶段限制，所以，利用SRTM 数据做概论分析，从而推测区域内的地形走势，可以对他区域风资源进行了解。

4 小节

SRTM数据作为一种相对精确的测绘方式，对于风资源评估实用价值较高，但在实际操作中，其存在一定的不足。为了保证风资源评估的精确度，需要对SRTM 数据进行一定的完善和发展，从而让其发挥更大的价值，实现风资源评估的准确性。

参考文献

[1]Michael C.Brower.风资源评估：风电项目开发实用导则.机械工业出版社.2014.9

[2]张怀全.风资源与微观选址：理论基础与工程应用.机械工业出版社.2013.6

[3]Sathyajith Mathew.风能原理、风资源分析及风电场经济性.机械工业出版社.2011.7