风电场对民航气象雷达的影响评估与干扰抑制技术研究

As a source of clean energy wind power has attracted great interests around the world. Recent research reveals that wind farms have serious impacts on civil aviation meteorological radars, which may affect the accuracy of the meteorological observation and weather forecast. In recent years the capacity of installed wind farms in China has increased exponentially and the total capacity leaped to the first place in the world from 2010. Consequently, wind farms tend to be a larger threat to meteorological radars. In this project we will study on how to assess the wind farm’s impacts on civil aviation meteorological radars and how to suppress the wind farm’s interference on civil aviation meteorological radars. Within this framework we will do research on these three topics: the modeling of wind farm’s interference for civil aviation meteorological radars, the assessment of wind farm’s interference for civil aviation meteorological radars, the suppression of wind farm’s interference for civil aviation meteorological radars. Our work will fill the blanks of related field in China. The work is valuable for guaranteeing the accuracy of the meteorological observation and weather forecast in civil aviation and will play an important role in guaranteeing the flight safety, decreasing the scheduled flight delay and improving the operation benefits in civil aviation.

作为清洁能源的一种形式，风力发电目前在全世界受到高度关注。国外研究表明，风电场可能对民航气象雷达产生严重影响，影响民航气象观测和气象预报的准确性。近年来我国风力发电装机容量呈指数增长，总装机容量2010年起稳居世界第一位，风电场影响民航气象雷达的可能性正在不断增大。本项目一方面研究如何评估风电场对民航气象雷达的影响，另一方面研究如何抑制风电场对民航气象雷达的干扰。项目主要研究内容包括：民航气象雷达的风电场干扰建模；民航气象雷达的风电场干扰评估；民航气象雷达的风电场干扰抑制。本项目研究将填补我国在该领域的研究空白，在保障民航气象观测和气象预报的准确性，进而保障民航飞行安全、减少航班延误、提高民航运行效益方面发挥重要作用。

作为清洁能源的一种形式，风力发电目前在全世界受到高度关注。研究表明，风电场可能对民航气象雷达产生严重影响，影响气象雷达气象观测和气象预报的准确性。. 本项目主要研究内容包括：民航气象雷达的风电场干扰建模、民航气象雷达风电场干扰评估方法的建立、民航气象雷达风电场干扰影响评估系统的开发、民航气象雷达风电场杂波微动特征提取及辨识、民航气象雷达的风电场干扰抑制五个方面。. 民航气象雷达的风电场干扰建模方面，首先建立了风轮机桅杆及真实叶片的RCS解析模型。在保证运算精度的前提下，有效提高了计算效率。在此基础上，进一步研究民航气象雷达风电场干扰信号的建模方法，并利用实测数据验证其有效性。. 民航气象雷达风电场干扰评估方法方面，首先定量分析了风电场对气象雷达反射率因子、平均径向速度以及谱宽的影响，在此基础上，提出包括风电场限制区评估、风轮机可见性评估、雷达波束阴影区评估、详细工程评估四个方面的风电场对气象雷达影响评估的实现方法。. 民航气象雷达风电场干扰影响评估系统开发方面，开发了一套风电场对气象雷达的影响评估系统，能够通过图、表等可视化形式给出风电场潜在影响的定性及定量评估结果。. 民航气象雷达风电场杂波微动特征提取及辨识方面，基于奇异值分解技术，并利用特征谱能量熵及大特征值修正的归一化特征谱能量熵两个特征量实现风电场杂波的微动特征提取。在此基础上提出基于FIS及K-means的气象雷达风电场杂波辨识方法。. 民航气象雷达风电场干扰抑制方面，在风电场杂波辨识基础上，提出基于二次矩数据及一次回波数据的风电场干扰抑制方法，并给出相应的评价指标定量评价风电场杂波抑制算法的性能。. 本项目共发表学术论文14篇，录用学术论文4篇，其中EI检索8篇，授权国家发明专利2项，公开发明专利1项，授权国家软件著作权2项，出版英文专著特邀章节1部，开发民航气象雷达影响评估系统1套，民航气象雷达风电场杂波抑制工具包1个。