河口海岸学国家重点实验室(华东师范大学)发布高精度全球海上风电空间数据库

海上风能是重要的可再生清洁资源，为全球沿海地区的可持续发展提供重要能源。自1991年丹麦实施第一个海上风电场试验开始，2020年已有10多个国家在海岸带地区安装了风电机组（图 1）。要实现联合国2050年“碳达峰、碳中和”可持续发展目标，全球海上风电装机总量需由2020年的35GW达到2030年280GW。大规模风电安装将带来重大的海岸带资源能源利用和生态环境保护问题，特别是海上风能科学利用、风电场空间优化选址以及近岸鸟类、鱼类、底栖生物以及水文水动力等生态环境效应问题。目前全球尚未有统一的技术、准则和政策来指导各国实现海上风电绿色可持续利用，其中最重要最基础的一项问题是缺乏全球尺度的高质量高精度并且开放的海上风电空间数据。
近日，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室博士生张婷（第一作者）、田波副研究员（通讯作者）、博士后Dhritiraj Sengupta等在nature旗下杂志《Scientific Data》上公开发布了全球10米高分辨海上风电空间数据集（Global offshore wind turbine dataset）。该项研究收集了全球沿海地区2015年至2020年间7万景哨兵一号雷达遥感数据，根据海上风机结构高后向散射雷达遥感特性，基于遥感云计算和大数据分析，研发了基于时序雷达卫星遥感的频次检测与自适应阈值智能识别算法，采用了严格的数据质量控制，识别出全球海上风电机组的时空分布及动态变化，数据空间分辨精度达到10米，准确度达到99% （图 2）。相比全球欧美等国家发布的风电数据产品，数据覆盖度、精度、准确度和时效性方面具有重大提升。

图2 全球海上风电数据集构建技术流程图, （1）全球海岸区域划分；(2)海上浮动或临时目标消除；(3)雷达高后向散射目标识别；(4)目标地物形态学空间运算；(5)数据噪声与极大极小目标滤除；(6)数据后处理与质量检验。

至2020年，全球共有14个国家在沿海区域安装了6924台海上风电机组，主要分布在北半球，欧洲装机数量占72%，亚洲数量占27%。英国、中国、德国三国风机安装数量占全球80%，其中中国装机总量在全球排名第二。欧洲北海海区装机数量占全球52%，中国黄渤海区域全球占比为19%。中国海上风电安装数量约为1830台，主要分布在辽宁、河北、江苏、上海、浙江、福建、广东7个沿海省市区域，江苏省占全国总安装数量的71%。该数据集包含全球海上风电的精确空间位置分布及其建造轨迹时间记录，并开源共享（详见下文链接），可促进对全球和区域海上风电场空间分布格局和模式的理解，对保障海上航道安全，评估海洋生态环境影响以及实施海洋空间规划和可持续性管理提供基础性数据支撑。该项研究由国家重点研究计划（2018YFE0101000, 2016YFE0133700）共同资助。