应用于风力发电的海洋空间观测方法、系统、设备和介质与流程

本技术涉及海上风电的，尤其是涉及一种应用于风力发电的海洋空间观测方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注。海上风电作为风力发电的重要组成部分，具有风能资源丰富、发电效率高等优点。然而，海洋环境的复杂性和多变性对风电项目的建设和运行带来了巨大的挑战。为了准确评估风电项目的可行性，提高风电场的发电效率和运行稳定性，对海洋空间进行精确、全面的观测显得尤为重要。

2、现有的海洋空间观测方法对于海洋环境的动态变化响应不足，无法全面掌握海上环境的实际情况，观测评估结果较为片面，对此情况有待进一步改善。

技术实现思路

1、为了解决现有的海洋观测评估结果较为片面的问题，本技术提供一种应用于风力发电的海洋空间观测方法、系统、设备和介质，采用如下的技术方案：

2、第一方面，本技术提供一种应用于风力发电的海洋空间观测方法，包括如下步骤：

3、获取海洋环境风速、波浪和水流数据；

4、对所述风速、波浪和水流数据进行处理，得到海洋空间观测信息；

5、基于所述海洋空间观测信息，生成风力发电场的区域范围；

6、获取所述区域范围的风向、流向变化数据，基于所述风向、流向变化数据确定风力发电场的风机布局；

7、根据调整后的所述风机布局生成风机发电选址和布局建议。

8、通过采用上述技术方案，传统的海洋风力发电场选址和布局缺乏精确的环境数据支撑，导致风机布局不合理，发电效率受到影响，甚至可能引发安全问题，本技术通过获取并处理海洋环境风速、波浪和水流数据，能够精确掌握海洋空间环境信息，进而科学合理地确定风力发电场的区域范围和风机布局，提高了风力发电场的发电效率，降低安全风险。

9、可选的，对所述风速、波浪和水流数据进行处理，得到海洋空间观测信息，具体包括如下步骤：

10、对所述风速、波浪和水流数据进行预处理；

11、基于预处理后的所述风速、波浪和水流数据，提取风速频率分布、波高谱密度和水流速度分布特征；

12、基于所述风速频率分布、波高谱密度和水流速度分布特征建立所测海洋空间的综合评价分布；

13、基于所测海洋空间的综合评价分布和处理后的所述风速、波浪和水流数据，生成海洋空间观测信息。

14、通过采用上述技术方案，本技术通过对风速、波浪和水流数据进行预处理，提取出风速频率分布、波高谱密度和水流速度分布等关键特征，进而建立海洋空间的综合评价分布，最终生成精准的海洋空间观测信息，不仅提高了数据处理的效率和准确性，也增强了观测信息的实用性和可靠性。

15、可选的，基于所述海洋空间观测信息，生成风力发电场的区域范围，具体包括如下步骤：

16、获取所测海洋空间的地理约束信息，基于所述地理约束信息确定所测海洋空间的可利用空间范围；

17、基于所述可利用空间范围和所述海洋空间观测信息，确定优势海洋观测区，并根据所述优势海洋观测区生成风力发电场的区域范围。

18、通过采用上述技术方案，本技术首先获取所测海洋空间的地理约束信息，确定了可利用的空间范围，进而结合海洋空间观测信息，筛选出优势海洋观测区，从而精确地确定风力发电场的区域范围，使其既符合地理条件，又能够充分利用海洋环境的优势。

19、可选的，获取所测海洋空间的地理约束信息，基于所述地理约束信息确定所测海洋空间的可利用空间范围，具体包括如下步骤：

20、获取所测海洋空间的海洋地形图、海底地貌图和海岸线分布图，基于所述海洋地形图、海底地貌图和海岸线分布图，确定敏感地形范围；

21、获取所测海洋空间的历史极端天气事件，基于所述历史极端天气事件，确定敏感气候范围；

22、获取所测海洋空间的保护区和资源区数据，基于所述保护区和资源区数据，确定敏感环境范围；

23、基于所述敏感地形范围、敏感气候范围和敏感环境范围，确定所测海洋空间的可利用空间范围。

24、通过采用上述技术方案，传统的风力发电场选址过程中，对于海洋空间的地理约束信息缺乏全面和深入的分析，在确定可利用空间范围时，忽略敏感地形、气候和环境因素，从而增加了发电场建设和运营的风险，本技术通过整合海洋地形图、海底地貌图、海岸线分布图等地理信息，结合历史极端天气事件以及保护区和资源区数据，全面识别并确定敏感地形、气候和环境范围，进一步精准地划定可利用空间范围。

25、可选的，获取所述区域范围的风向、流向变化数据，基于所述风向、流向变化数据确定风力发电场的风机布局，具体包括如下步骤；

26、获取所述区域范围内各区域的风能密度，基于各区域的风能密度将所述区域范围划分为多个子区域，并确定优势子区域；

27、获取各个优势子区域的风向、流向变化数据；

28、基于各个优势子区域的风向、流向变化数据，识别风向、流向变化规律，所述风向、流向变化规律包括季节性变化、日变化和短期波动规律；

29、基于各个优势子区域的风向、流向变化规律，确定风力发电场各风机的风机位置；

30、基于风力发电场各风机的风机位置和预设的风机技术特征，确定风力发电场的风机布局。

31、通过采用上述技术方案，本技术通过获取区域范围的风向、流向变化数据，并基于这些数据将区域划分为多个子区域，识别出优势子区域及其风向、流向变化规律。在此基础上，根据风机技术特征和风能利用需求，确定各风机的位置，使风力发电场各风机的位置能够更好地适应复杂多变的风向、流向环境，使得风机在面对不同风况、水流时保持运行稳定，不仅提高了风能的利用效率，降低了运营成本，还有助于保障风机的安全稳定运行。

32、可选的，获取所述区域范围内各区域的风能密度，基于各区域的风能密度将所述区域范围划分为多个子区域，并确定优势子区域，具体包括如下步骤：

33、获取所述区域范围内各区域的风能密度，跟预设的风能密度阈值梯度进行对比，确定各区域的密度梯度；

34、根据各区域的密度梯度对各区域进行排序；

35、根据各区域的排序结果将所述区域范围划分为多个子区域，并确定优势子区域。

36、通过采用上述技术方案，传统的观测方法过于简单，无法准确反映各区域风能密度的差异，进而影响风机布局的优化和发电效率的提升，本技术通过获取区域范围内各区域的风能密度，并与预设的风能密度阈值梯度进行对比，确定各区域的密度梯度，能够更加准确地反映各区域风能密度的实际情况，避免了传统方法中的误差和偏差。随后，根据密度梯度对各区域进行排序，进而将区域范围划分为多个子区域，并确定优势子区域，有助于更精确地确定风机的布局位置，提高风能利用效率和发电效益。

37、可选的，基于各个优势子区域的风向、流向变化规律，确定风力发电场的风机位置之后，方法还包括：

38、获取各个优势子区域的水深特征，跟预设的水深阈值梯度进行对比，确定各个优势子区域的水深梯度；

39、基于各个优势子区域的水深梯度，确定各个优势子区域的风机的安装方式。

40、通过采用上述技术方案，在风力发电场的风机布局中，传统的方法忽视水深对风机安装方式的影响，由于不同区域的水深特征各异，直接应用统一的安装方式可能导致风机安装不稳固，甚至引发安全隐患。本技术通过获取各个优势子区域的水深特征，并与预设的水深阈值梯度进行对比，确定了各子区域的水深梯度。在此基础上，根据水深梯度优化了风机的安装方式，不仅确保了风机安装的稳固性和安全性，还有助于提高风机的运行效率和使用寿命。

41、第二方面，本技术提供一种应用于风力发电的海洋空间观测系统，包括：

42、数据获取模块，用于获取海洋环境风速、波浪和水流数据；

43、处理模块，用于对所述风速、波浪和水流数据进行处理，得到海洋空间观测信息；

44、范围生成模块，用于基于所述海洋空间观测信息，生成风力发电场的区域范围；

45、布局确定模块，用于获取所述区域范围的风向、流向变化数据，基于所述风向、流向变化数据确定风力发电场的风机布局；

46、建议生成模块，用于根据调整后的所述风机布局生成风机发电选址和布局建议。

47、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述应用于风力发电的海洋空间观测方法的步骤。

48、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述应用于风力发电的海洋空间观测方法的步骤。

49、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

50、1.传统的海洋风力发电场选址和布局缺乏精确的环境数据支撑，导致风机布局不合理，发电效率受到影响，甚至可能引发安全问题，本技术通过获取并处理海洋环境风速、波浪和水流数据，能够精确掌握海洋空间环境信息，进而科学合理地确定风力发电场的区域范围和风机布局，提高了风力发电场的发电效率，降低安全风险；

51、2.本技术通过对风速、波浪和水流数据进行预处理，提取出风速频率分布、波高谱密度和水流速度分布等关键特征，进而建立海洋空间的综合评价分布，最终生成精准的海洋空间观测信息，不仅提高了数据处理的效率和准确性，也增强了观测信息的实用性和可靠性；

52、3.本技术首先获取所测海洋空间的地理约束信息，确定了可利用的空间范围，进而结合海洋空间观测信息，筛选出优势海洋观测区，从而精确地确定风力发电场的区域范围，使其既符合地理条件，又能够充分利用海洋环境的优势。