[發明專利]一種基于精細邊界層模式的復雜地形風電場風速預測方法

有效

• 申請號: 201210479940.4
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102930177A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王詠薇;高山;高卓;王志林;黃乾;吳息;黃學良;劉勇;屠黎明;劉青紅
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學;東南大學;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于風電場技術領域，具體涉及風電場風速預報方法。

背景技術

復雜地形條件下的風電場局地風速由不同尺度的大氣運動波動疊加而成：1由于海陸熱力差異所驅動的時間尺度為數月的季節性季風環流，又稱之為大尺度背景環流；2伴隨冷鋒，暴雨，臺風等天氣過程，時間尺度為數天的中尺度天氣過程環流；3由局地熱力性質差異所驅動的局地環流，例如海陸風，山谷風，城市熱島環流等等，局地環流通常具有明顯的日變化；4由于實際粗糙元例如樹木，建筑物等等對氣流的拖曳，阻擋等等，導致局地風速具有明顯的波動、間歇及風速突變等湍流陣性特征。這些不同尺度的風速波動疊加，形成了風電場局地風速。當風電場所在地形地貌較為復雜時，局地環流及湍流特征對實際風速的影響較大，從而導致了風速預測非常困難。

目前風電廠風速預測多采用統計方法，如持續性算法[1]、卡爾曼濾波法[2]、時間序列法[3]以及組合預測法[4,5]等。統計方法具有系統誤差小的優點，但通常需要大量的、長期的歷史測風資料[6]，這就為風電廠風速預測帶來了困難。同時，統計方法的預測時間尺度也往往在1-10h之內，而風力發電并入電網需要風電場至少提供1-2d的提前預報[7]。由此可見，單純的統計預測方法并不能滿足風電廠對風速預測時間長度和預測精度的要求。

基于確立的數學物理定律建立的氣象數值模式，其風速預報方程既包括氣候及天氣尺度的平均量風速的預測，也包括局地影響因子的湍流高頻量的預測。當前中尺度天氣預報模式WRF，RAMS，及ARPS等性能穩定，能夠實現風電場及周邊1公里水平分辨率的預報[8-14]。然而當風電場所在地為海邊及山地等較為復雜的地形地貌時，地形地貌所激發的局地環流及湍流陣性特征更為多變且難以預測。采用分辨率為100米的精細邊界層數值模式能夠更好的預測復雜地形對近地層風速的影響。基于中尺度天氣預報模式1公里分辨率的預報基礎上，采用精細邊界層數值模式進行100米分辨率的風速的動力降尺度預測，是復雜地形條件下風電場風速預測的一種有效辦法。

精細邊界層數值模式曾廣泛的應用于城市氣象環境的研究[15-18]及城市規劃的氣象環境評估領域[19-21]，尚未曾用于風電場風速預測領域。

參考文獻：

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