本数据集基于Vortex风能月均产品整理形成,包含2001—2020年全球120米高度1—12月月均风功率密度栅格数据。数据以GeoTIFF格式存储,空间参考为WGS 84地理坐标系(EPSG:4326),主要空间分辨率约为0.025°,单文件为单波段float32栅格,缺失值标记为-999。数据文件按月份统一命名,每个月份文件表示2001—2020年对应月份的多年平均风功率密度,可用于风能资源背景分析、风资源潜力筛选、能源气候分区和风电规划前期研究。需要注意的是,“120米”表示风功率密度对应的计算高度,不表示栅格空间分辨率;同时,2月文件的纬度覆盖范围与其他月份不同,使用前应结合研究区范围进行一致性检查。
关键词:Vortex;风能资源;风功率密度;月均数据;120米高度;2001—2020年;GeoTIFF
引 言
风功率密度是表征风能资源强弱的重要指标,通常反映单位扫掠面积上可获得的风能通量。与单纯风速相比,风功率密度综合体现了风速立方关系和空气密度影响,更适合用于风能资源潜力评价、风电场选址前期筛查以及不同区域风资源差异对比。
2001—2020年全球尺度月均风功率密度数据能够提供稳定、连续且空间覆盖广的风能气候背景信息,有助于识别多年平均状态下的季节性风功率密度变化、区域风资源高值带和复杂地形或海陆过渡区的资源差异。
1 数据采集和处理方法
1.1 原始数据来源
数据来源依据目录和文件名标识为Vortex风能月均数据,变量为120米高度月均风功率密度,时间覆盖为2001—2020年。数值单位按变量属性说明为W/m²,正式应用时应以数据发布方原始说明为准。
数据集共包含12个GeoTIFF文件,每个文件表示2001—2020年对应月份的全球或近全球120米高度多年平均风功率密度空间分布。
1.2 数据处理
当前目录已对文件进行中文统一命名,保留了数据源、空间范围、高度层、变量名称和月份信息。读取结果显示,全部文件均为单波段GeoTIFF,坐标系均为EPSG:4326,数据类型均为float32,NoData值均为-999。除2月文件外,其余11个月栅格尺寸均为14400列×7200行,覆盖范围约为全球经度-180°至180°、纬度-90°至90°。
2月文件栅格尺寸为14400列×5840行,覆盖范围约为经度-180°至180°、纬度-61°至85°。该差异可能来自原始产品裁剪、极区缺测或下载文件范围设置,本文未对其进行重采样或补边处理,仅在说明中标注。若后续需要开展12个月逐像元对比、年平均合成或多月统计,应先将所有月份重采样并对齐到统一模板。
2 数据样本描述
本数据集包含2001—2020年共12个月份的120米高度月均风功率密度数据,各月文件为对应月份的多年平均结果。按当前抽样读取结果,月均栅格值的抽样平均值约为320.74—473.89 W/m²,其中抽样平均值最低月份为7月,最高月份为12月;抽样最大值出现在7月,约为10318.07 W/m²。上述统计基于降采样快速读取结果,用于说明数据量级和月际差异,不作为像元级精确统计结论。
3 数据质量控制和评估
本次说明对数据目录执行了文件完整性、命名一致性和关键栅格元数据检查。检查结果显示,01—12月文件齐全,命名规则统一;全部文件均可被GIS栅格库正常打开;坐标系、像元分辨率、数据类型、波段数量和NoData值保持一致。
数据一致性检查发现,10个文件为14400×7200的完整全球纬度范围,2个文件存在覆盖范围差异。差异文件为:Vortex_全球_120米高度_月均风功率密度_07月.tiff、Vortex_全球_120米高度_月均风功率密度_08月.tiff。该差异不会影响单月制图和区域分析,但会影响跨月像元运算,因此进行多月合成、月际差值或时间序列统计时,应先统一空间范围、行列数和仿射变换。
GeoTIFF元数据未写入变量单位和数据源详细版本号;统计期已按数据说明补充为2001—2020年。为保证可追溯性,建议在正式归档时补充原始下载链接、产品版本、单位说明和处理记录;在发布衍生产品时,应同时保留NoData掩膜和2月空间范围差异说明。
4 数据价值
本数据集以统一命名方式组织Vortex 2001—2020年全球120米高度月均风功率密度栅格,便于用户按月份快速检索、批量读取和开展空间分析。相较于站点观测资料,该数据具有连续空间覆盖优势,可支持大范围风资源空间格局识别;相较于仅使用风速数据,风功率密度更直接对应风能开发潜力和能量通量。该数据可用于风电规划前期筛查、能源气候分区、季节性风资源变化分析以及与地形、土地利用、电网或负荷中心等数据的叠加评估。
在应用层面,该数据可作为区域风能资源普查、风资源可视化、近地层能源气候背景分析和多源风能产品交叉验证的基础输入。由于本数据为空间栅格产品,实际工程选址仍需结合长期测风资料、地形粗糙度、风机功率曲线、极端风、环境约束和并网条件开展综合论证。
参考文献
[1] Troen I, Petersen E L. European Wind Atlas[M]. Roskilde: Risø National Laboratory, 1989.
[2] Archer C L, Jacobson M Z. Evaluation of global wind power[J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2005, 110(D12): D12110.
[3] Manwell J F, McGowan J G, Rogers A L. Wind Energy Explained: Theory, Design and Application[M]. 2nd ed. Chichester: Wiley, 2009.
[4] International Electrotechnical Commission. IEC 61400-12-1: Wind energy generation systems - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines[S]. Geneva: IEC, 2017.