南海岛礁风能资源及风力发电评价

【摘要】：南海是中国“建设海洋强国”战略的关键海域,是推进“21世纪海上丝绸之路”的必经之路,对南海岛礁的合理开发建设是宣誓国家主权的重要方式。风能作为一种清洁的可再生能源受到世界广泛关注,风力发电因运行成本低、污染小、一次性投入少的优点成为能源发展的重要方向。因此,对南海岛礁进行风力发电评价具有重大意义,可为我国海疆权益和经济建设做出突出贡献。研究的主要内容包括：(1)基于33景Landsat 8 OLI影像,按照出露沙洲、干出礁坪、水下礁体、瀉湖的分类体系,采用SVM方法实现覆盖南海全域的岛礁遥感信息分类。并利用WorldView-2影像对北子岛、南威岛、簸箕礁、西月岛的分类精度进行验证。最后根据分类结果提取南海岛礁礁坪,估算岛礁面积、岛礁可建风机周长、岛礁可建风电机组数等属性信息。(2)在收集2010-2015年共计1826幅SSMIS数据的基础上,计算南海全域海面10m高度的平均风功率密度、季节风功率密度,进行南海海域风能资源时空分布分析。根据风能廓线指数推算海面70m高度的风功率密度,计算南海岛礁风电装机容量,对风能资源的丰富程度进行静态数值评价。(3)创新性的利用DEA模型,选取1个产出指标(风力发电能力)和4个投入指标(资源条件、建设规模、单位成本、环境影响),评价南海岛礁风力发电的相对有效性,结合静态评价结果——风电装机容量,进行动静态结合的南海岛礁风力发电综合评价。研究的主要结论如下：(1)基于Landsat 8 OLI影像,采用SVM方法可快速、大范围、精度较高的对南海岛礁进行遥感信息分类,实现南海岛礁空间地理信息和属性信息提取。(2)南海海域平均风功率密度116.565-573.947W/m2,风能资源丰富,可较好的应用于风力发电。风能资源在季节上呈“逐渐递增”的趋势,春夏季风功率密度较小,秋冬季风功率密度较大。(3)风力发电的静态评价中,风电装机容量最高的11个岛礁依次为东沙岛、华光礁、柏礁、浪花礁、永暑礁、黄岩岛、玉琢礁、大现礁、石屿-晋卿岛、北礁、东礁。(4)利用DEA模型可对南海岛礁风力发电的动态效率进行评价,东沙岛、华光礁、永暑礁、柏礁4个岛礁DEA相对有效,剩余110个岛礁DEA相对无效。(5)动静态结合的风力发电评价中,东沙岛、华光礁、柏礁、永暑礁、黄岩岛、大现礁、浪花礁、东礁的得分较高,是南海风力发电建设的首要选择。 【关键词】：南海 岛礁 SVM方法 风能资源评价 风力发电评价 DEA模型
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第一章 引言16-27
• 1.1 研究背景16-18
• 1.2 国内外研究进展18-23
• 1.2.1 岛礁空间地理信息获取研究现状18-20
• 1.2.2 风能资源分析研究现状20-21
• 1.2.3 风力发电评价研究现状21-23
• 1.3 研究内容与技术路线23-25
• 1.3.1 研究内容23-24
• 1.3.2 技术路线24-25
• 1.4 论文组织结构25-27
• 第二章 研究区及数据预处理27-37
• 2.1 研究区概况27-30
• 2.1.1 南海地理位置27-29
• 2.1.2 南海自然概况29-30
• 2.2 数据源简介30-34
• 2.2.1 Landsat 8 OLI遥感影像数据31-32
• 2.2.2 WorldView-2遥感影像数据32
• 2.2.3 SSMIS数据32-33
• 2.2.4 热带风暴数据33-34
• 2.2.5 其他数据34
• 2.3 数据预处理34-37
• 2.3.1 Landsat OLI遥感影像预处理34
• 2.3.2 WorldView-2遥感影像预处理34-35
• 2.3.3 SSMIS数据预处理35
• 2.3.4 热带风暴数据预处理35-37
• 第三章 南海岛礁空间及属性信息提取37-54
• 3.1 南海岛礁分类体系及分类方法37-40
• 3.1.1 南海岛礁分类体系构建37-38
• 3.1.2 南海岛礁遥感信息分类方法介绍38-40
• 3.2 南海典型岛礁分类结果及验证40-44
• 3.2.1 南海典型岛礁遥感信息分类结果41-42
• 3.2.2 南海典型岛礁分类结果精度评价42-44
• 3.3 南海岛礁礁坪提取44-50
• 3.3.1 南海岛礁礁坪提取方法44-45
• 3.3.2 南海岛礁礁坪提取结果45-50
• 3.4 南海各岛礁可建风电机组数计算50-54
• 3.4.1 南海各岛礁可建风电机组数计算方法50
• 3.4.2 南海各岛礁可建风电机组数计算结果50-54
• 第四章 南海岛礁风能资源分析54-70
• 4.1 南海平均风速计算54-58
• 4.1.1 SSMIS数据风速提取54-55
• 4.1.2 南海平均风速计算55-58
• 4.2 南海风能资源时空变化分析58-63
• 4.2.1 南海平均风功率密度计算58-59
• 4.2.2 南海风能资源空间变化分析59-61
• 4.2.3 南海风能资源季节性变化分析61-63
• 4.3 南海各岛礁风电装机容量计算63-70
• 4.3.1 风电装机容量计算方法63-65
• 4.3.2 南海各岛礁风电装机容量排名65-70
• 第五章 南海岛礁风力发电综合评价70-87
• 5.1 DEA模型介绍及投入——产出指标构建70-74
• 5.1.1 数据包络分析(DEA)模型介绍70-72
• 5.1.2 投入——产出指标构建72-74
• 5.2 南海岛礁风力发电动态效率评价74-81
• 5.2.1 投入——产出指标标准化75-78
• 5.2.2 风力发电动态效率评价结果78-81
• 5.3 动静态结合的风力发电综合评价81-87
• 5.3.1 动静态结合的风力发电综合评价方法81-82
• 5.3.2 动静态结合的风力发电综合评价结果82-87
• 第六章 结论与展望87-90
• 6.1 研究结论87-88
• 6.2 主要创新88
• 6.3 研究展望88-90
• 参考文献90-96
• 攻读硕士学位期间主要成果96-97
• 致谢97-98

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