GB-T 44395-2024激光雷达测风数据可靠性评价技术规范.docx

ICS07.060CCS47G日中华人民共和国国家标准GB/T443952024激光雷达测风数据可靠性评价技术规范Technica1.SpedfiCatiOnforre1.iabi1.ityeva1.uationofwinddatafrom1.idar202408-23堆布2024-12-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布目次前吉HI1范围12规范性引用文件I3术语和定义I4总体要求24.1 测风塔及杯式测风仪的设置24.2 激光雷达设置24.3 平行对比观测时长24.4 平行对比观测基础数据信息24.5 平行对比观测数据采集同步性34.6 平行对比设置和观测记录35评价方法35.1 平行对比分析样本的研选35.2 样本分类35.3 分析样本数成要求35.4 平行对比样本分析处理记录46可旅性评价46.1 评价参数46.2 评价记录46.3 评价指标4附录A（规范性）可靠性评价参数计律方法6A.I激光雷达观测稳定性参数6A.2湍流强度6A.3风切变指数6A.4湍流强度切变指数6A.5相关系数7A.6拟合优度7A.7葩对误差7A.8相对误差7期考文献8本文件按照GB灯1.12020£标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则3的规定起草。请注意本文件的某些内容UJ能涉及&利，本文件的发布机构不承抠识别（?利的货仔。本文件由中国气象局提出.本文件由全国气候与气候变化标准化技术委员会（SAC/TC540）归口。本文件起用单位：中国气象科学研究院、广东省气候中心、北京玖天气象科技有限公司、深圳市国家气候现象台、华公敢视达雷达（北京）方限公司、北京观评光电技术有限公司、中国三峡新能源（集团）股份有限公司、华风气象传魏集团有限责任公司、北京全球气象8班技术有限公司.本文件主要起草人：宋BH荷、陈雯超、全利红、王丙兰、植石群、袁存红、张水山、肖茶唯.王香云、裔瑞泉、舒仕江、孙剑、王尚昆、王瑞明、张继立、d*洋洋.I1.1.激光雷达漏风数据可靠性评价技术规范1CT木文件规定了利用测风塔安装的杯式测风仪观测数据与激光雷达数据进行平行对比测试的总体要求、参数和指标，描述了对应的评价方法和Ur靠性评价.本文件适用于开展观测高度在，100m以下的激光笛达与测风塔安装的杯式测风仪的平行对比观测及数据可黏性评价工作。2展性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款，其中，注F1.期的引用文件，仅该H期对应的版本适用于本文件：不注H期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件.GB/r187（»20C2风电场双能资源测fit方法QX/T449-2018气候可行性论证规范现场观测下列术语和定义适用于本文件.3.1GN风）取达1.i<ar以激光器为光源向大气发射激光光束，并接收大气粒子的后向散射信号，通过分析接收回波相对发射激光的多普勒领移来反演风速、风向的激光测风设备。3.2物R可事性dataIvtiahf1.ity仪器在规定条件下和规定时间内测地的数据达到规定要求的能力。33）MJSUKwindnutMirmenttowrr用于安装测风传感器、数据ii1.录设备以及供电和通讯设备的桅杆式高耸结构物，来源：GB,T37S2-201931.有修改3.4平均风速aVragvvekci（）给定时间内风速id录的尊术平均值.来源：GBT18710-2002.3.6,有修改36阵风风速gustVe1.odtj时距为IS3s的瞬时风速值。1.来源：QXrr436-2018.3.9.有修改3.6浦流强度turbu1.enceintensity风速的标准偏船与同一时段内平均风逸的比值.来源：GBT187102002,3.18,有修改3.7风切支指数windshearindex用于描述风速随高度变化的特征Ii1.来版QX/T436-2018.36有修改J3.8I1.iM强度切交指数turbu1.enceintensityshearindex用于描述湍流强度随高度变化的特征域.4忌体|求4.1 风塔及杯式风仪的”4.1.1 测风塔应设置在周边空旷平垣区域.避免设也在陡坡、迂地或阴近树林、建筑物的地方,选址'设计和建设按照QX"449-2018中第5章的要求，4.1.2 测风塔最高观测制度不低于100m.观测设置应不少于5个高度层,最低观测层应不高于激光雷达的最低观测高度，测他设备安装按照GB,，T18709-2002中第6章的要求,选择Iom的整数倍裔度安装。4.1J观测仪涔的布设及安装应符合QXJT4492018中61的要求，测风塔上安装测风传感涔的伸胃应与当地主导风向乖死伸臂长度应不小于桅杆式结构测风塔代任的2.5倍，井进行水平校正.4.1.3 在各观测高度层安装的套溺M传感器,两套伸付早.180”夹角分别设置在测M塔两侧，4.1.5 对测风塔安装的测风传尊器应经具备资质的气象仪潜计量检定机构检定或核准,并取得设备检定、校准文件.4.2421激光雷达与测4塔塔体中心的位置水平距离宜大于3m.确保激光雷达光束不受塔体阻挡，根据当地主导风向，宜将激光雷达放置在测风塔的伸将方位一恻。2.2激光情达在安袋时应进行垂直和向北时准，并在平行对比观测期间定期检查.4.2.3激光雷达的激光束方向应根据测风塔的位置进行门整，以避免测答塔体、刈拉线、测风仪及仪器伸臂的影响，424激光雷达的数据采杆潞度层设徨，应与测双塔的观测高度层致，应多广测风塔观测层数，4.3 平行对比观时长平行对比观测限计时长应不少于90d,并应确保获取的测风数据包括平均风速为1m-1.mA的小风、平均风速不小干6ms的强风、暗天、两天等具仃典型天气特征代表性的观测数据,否则应当延长观测时长，声到满足上述4类样本的代表性要求.44平行对比观，*朗B聋信总平行对比观测基础数据信息应包括：a)测Hi咨和激光番达各平行对比观测面度层的逐10min平均风速、风向和逐10min最大3s陈风风速、K速标准温b）附近气象站同期降水资料：O测风塔及其测风设备参数，激光雷达设法性能参数及设置参数。4.5 平行对比观潮也豺决同步性4.5.1 平行对比观泅以北京时为准，4.5.2 测风塔测风设符和激光缶达数据采集时钟应同步，在我校准精确到秒.4.5.3 测风塔测,风设备和激光雷达的测风数据应帖出逐10mm平均风速、风向和逐10min最大3s对风风速、风速标准差。4.6 平行对比设Jt和观费记录在测风塔及杯大测风仪、激光甯达设置和平行对比观测时长、基础数据信息、数据采集同步性设置中，记录下列信息，确认时比观测符合总体要求。平行对比观测地点的经度、缔度、海拔高度及周边下垫面特性信息.对周边下垫面8个方位进行拍照记录。测双塔的塔体尺寸、观测层数和各层观测高度、仪器伸曾安装方位和伸普长度。测风塔上安装的仪器设备名称、仪器型号、仪器标定时间、仪器相时测风塔的距点和方位，观测数据要求.激光雷达相对测风塔的距离和方位、微光束的方向和角度、激光雷达的观测高强，观测数据要素。Pf1.近进行降水资料测破的气象站离测风塔的矩离与方位.平行对比观测的开始时间和结束时间.激光雷达和测风塔上杯式测风仪数据采集时钟同步记录,5”价方法5.1平行对比分析徉本的修逸1.1.1 依据风向观测数据,选取不受塔体影响他的测风仪观测数据作为该时刻的测风塔观测数据样本,宜选取迎风W1.的测风仪数据，宜剔除测风塔背风偏60“方位用范树内的测风数据，确保平行对比分析样本不受塔影效杭影响.1.1.2 激光而达测风样本筛选,剔除测风塔削60'方位角范围内的测风数据,确保激光雷达测风数据不受测风塔影响.1.1.3 激光雷达观测的IOmin数据，其采样信号的有效数据率应不小于80k5.2 样本分类521按照有降水和无降水、强风和小风对有效样本数据进行分类。5.22 以IC1.min平均风速为判别标准.小双样本为Iomin平均风速1mWm2风速段数据，初风样本为10min平均风速不小于6ms的风速段数据。5.23 3降水量大于。为有降水样本，5.3 分析样本敷量M求用于平行对比分析的IOmin样本数货应不少于KX1.O跄，以激光笛达和测风塔同时观测的10min样本构成Y1.其中平均风速在1.。nVs4.0ns4.1m-8.0HVS和大于8.0Ws的IOmin样本数/均应不少于20暇1。有降水的10min样本数后应不少于100ff1.,5.4 平行对比样本分析处理记录在平行对比样本分析处理过程中,记录下列信息：一一根据测风塔、测风塔上测风仪器、激光雷达的相对位置，给出需要别除的测风塔上杯式测风仪和激光.南达受塔影效应影响的方位角：一原始对比数据、经过塔影效应影响和采样信号有效率筛选后数据；H干平行对比分析的总样本数代、1.OnVS44)m/$、4.1m/s8.0m和大于8.0nVs的IOm1.n样本数量、有降水的10min样本数量.6对性讦价6.16.1.1 激光雷达观测桧定性多数为平行时比观测时段内，激光雷达的IOnIin数据采样信号达到有效完整率不小于80%的数据个数占总样本的比例.参数计算应符合附录A中A.1的规定.6.1.2 激光雷达观测数据可靠性参数为激光需达与测风塔测风仪数据的平行对比分析参数，包括：Iomin平均风速、10min平均风向、逐10min最大3$阵风风速、10min湍流强度、10min平均风切变指数、K)min平均湍流强度切变指数.以及以上6种参数的两种仪测fit结果之间的相关系数、线性回归拟合优度、绝对误差、相对误差,参数计算应符合A2A8的规定.6.2 三H5*在分析可靠性过程中记录下列信息：一激光雷达观测稳定性指标分析的过程和结果数据：一激光雷达观测数据可席性评价参数分析过程和结果数据，主要包括激光雷达与浏风塔测风仪平行时比观测的10min平均风速、10Inin平均风向、逐10min呆大3s阵风风速、逐10min涌流强度、IOnUn平均风切变指数、IOmin平均湍流强度切变指数的相关系数、线性拟合的拟合优度、绝对误差.相对误差等参数的分析方法、过程数据和评价结果.6.3 评价指标63.1激光锵达测敏的IOmin数据稳定性判别分为优良、合格二个等汲.具体判别指标应符合表1的规定.«ibM½o.ni1.>mH½ttnsM叁数松定性指标别愉况ftft合格IORinttis6.3.2激光雷达测量数犯的可靠性判别分为优良、合格:个等欲，具体判别指标应符合我2的规定.CMT,grrrrt我2光U敷据可靠性判别指标叁数可旅忤指标相关系数拟分优爱刘利慵说优。合格优良合格«2IbHM可1例则捅标（续）可靠性抵标相美系数IU台优慢10IUn平均WjA剖）,98?0.950.95KQ90IOI1.in平均风向>018>0.95>0.U5atw阵风风速4。,95剖）,85Ko.90MQ80>0.70异O.W>0.65>01.55附录A规楚性)可靠性评价参数计算方法A.I激光雷达观测稳定性叁数表征各高度激光雷达狭取有效数据的稳定性，按照公式(A.I)计算：y=×100(A.1)N式中；Y-观测稳定性参数：Na-观测时段10min采样信号达到有效完整率不小于80的数据个数：N观冽时段应测IOmin数据个数.A.24*iX5M潴流强度按照公式(A.2)计算：/=(2)式中：I湍流强度，无球纲数：0一脉动M速标准差，单位为米每秒(m/s):V平均风速,单位为米每秒(ms).A3风切变指数工程应用中常以鼻指数来址化拟合描述风媒线,以写指数形式表示，按照公式(A.3)计算.风切变指数按照公式(A.3)拟合得到：式中：v2-高度上处的风速，单位为米姆秒(nVs);vj-高度z,处的风速，单位为米加杪(Ws);?一一第2层高度，单位为米(m):Zi第1层高度，单位为米(m):一一风切变指数.无量纲数.A.4湍流强度切变指数用于描述湍流强度随高度的变化情况形态.以鼻指数来量化拟合描述.按照公式(AA)计算.湍流强度切变指数按照公式(A.4)拟合得到：式中；I2-高度Z2处的湍液殂度，无量纲数:I1.高度Z.处的湍流强度，无膨数：湍流强度切变指数，无量纲数.A.5相关系数按照公式(A.5)计算杯式测风仪和激光雷达的实测值序列的相关系数：，(A,5)JEUer1.才以Ov-H式中：r树关系数.无fit纲数：X第；个杯式测风仪实测俄；yi第i个激光雷达实测值：n序列样本数限：。A.6拟合优度拟合优度是回归直践时观测信的拟合程哎。激光甯达与杯式测风仪同步观测要素的线性回归拟合优St1.二W/AI.R2战性回归拟合优衣：yi第个激光雷达实测他：yi线性回归公式的计算值：y激光雷达实测值的平均值。A.7绝对误差绝对误差是指测量他和真值之间的差侑，按照公式(A.7)计算：E=vx(A-7)式中：E绝对误差：y激光雷达的实测值：X一杯式测风仪的实测值.A.8相对误差相对误差是指涮量所造成的绝对误差与口值之比，用百分数表示，按照公式(A.8)计算：=X100%(A.8)式中：A相对误差，无显纲数:X杯式测风仪的实测值:y激光雷达的实测值，考文IK1GBT1871O-22风电场风能资滁评估方法2GB,T3752S-2019风电场气象观测资料审核、插补与订正技术规范JJF10242006测量仪器可靠性分析4NB.T311472018风电场工程风能资源测地与评估技术规范5QXT436-2018气候可行性论证规范抗风参数许算6QX4692018气候可行性论证规范总则7IEC61400-12-1WindenergygenerationsystemsPart12-1:P(WCrperformancemeasurementsOfc1.cctricityproducingwindturbines8DNV-RP-J101Useofren>tesensingforwindenergyassessments9李庆祥.气候资料均一性研究导论IM1.北京：气象出版社,2015.