[發(fā)明專利]一種提高風(fēng)速預(yù)報精度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410045468.2
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103793511B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳欣;韓明;朱志成;申燭;孟凱鋒;岳捷;孫翰墨;馬龍;姜源
• 申請（專利權(quán)）人: 中能電力科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京華夏正合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11017
• 代理人: 韓登營,張煥亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天氣預(yù)報技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高風(fēng)速預(yù)報精度的方法。

背景技術(shù)

風(fēng)功率預(yù)測準(zhǔn)確的關(guān)鍵因素在于風(fēng)速預(yù)報的準(zhǔn)確性。目前，風(fēng)功率預(yù)測的方法主要是由數(shù)值氣象預(yù)報輸出氣象要素，包含風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、壓力、濕度，通過統(tǒng)計模型對數(shù)值氣象的結(jié)果進行訂正，從而輸出預(yù)報功率。這種方法主要依賴于統(tǒng)計模型的修正，并未對數(shù)值氣象預(yù)報結(jié)果從根本上進行數(shù)據(jù)挖掘。

數(shù)值氣象預(yù)報一般采用天氣預(yù)報模式（WRF，Weather?Research?and?Forecasting?Mode），對結(jié)果影響較大的參數(shù)化方案主要有微物理過程、輻射過程、近地面層方案、陸面過程方案、邊界層方案、積云參數(shù)化方案。

現(xiàn)有技術(shù)主要采用兩種方法配置物理參數(shù)化方案：第一種是配置一套經(jīng)驗參數(shù)化方案。這種方法常適用于業(yè)務(wù)化預(yù)報方案，如每日天氣預(yù)報。但上述方案不適用于各類天氣系統(tǒng)，容易出現(xiàn)某日誤差較大的情況；

第二種是對個例研究，例如已公開文獻《不同云微物理參數(shù)化方案對舟曲/8.80暴雨過程模擬的影響》。但上述對個例的研究不能用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)長期預(yù)報。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種提高風(fēng)速預(yù)報精度的方法，通過選取特征月份，配置適合不同特征月份的最優(yōu)物理參數(shù)化方案，并對所輸出的風(fēng)速進行修正，以提高風(fēng)速預(yù)報精度。

本發(fā)明所提供的提高風(fēng)速預(yù)報精度的方法包括步驟：

A、依據(jù)風(fēng)向、風(fēng)能確定特征月份；

B、依據(jù)各特征月份的歷史氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合對特征月份進行WRF模式計算，確定WRF模式的主程序參數(shù)方案；

C、依據(jù)所確定的主程序參數(shù)方案計算出預(yù)測風(fēng)速，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行修正，以得出風(fēng)速預(yù)報。

由上，通過選取特征月份，配置適合不同特征月份的最優(yōu)物理參數(shù)化方案，并對所輸出的風(fēng)速進行修正，以提高風(fēng)速預(yù)報精度。

可選的，所述步驟B中包括：

B1：運行WRF模式前處理階段，建立預(yù)報區(qū)域的三維嵌套模型；

B2：分別采用主程序參數(shù)方案中所包含的參數(shù)變量對各特征月的歷史氣象數(shù)據(jù)進行日模擬計算，得出WRF模式預(yù)報的風(fēng)速值；

B3：依據(jù)計算得出風(fēng)速值的誤差大小，確定一定數(shù)量的備選參數(shù)方案。

由上，通過將所有參數(shù)進行WRF模式運算，以得出各參數(shù)方案的預(yù)測結(jié)果。

可選的，所述步驟B3中包括：

B31：對步驟B2所計算出的風(fēng)速值進行誤差計算；

B32：對誤差進行由小到大排序，以確定備選參數(shù)方案。

由上，通過誤差分析確定誤差最小的參數(shù)方案。

可選的，所述步驟B31中，采用均方根誤差算法，式中：V’t為WRF模式中結(jié)合各參數(shù)方案所預(yù)報的的風(fēng)速值、Vt為對應(yīng)時間的實測風(fēng)速值、N為每日預(yù)報風(fēng)速的個數(shù)。

可選的，所述步驟B32中，對特征月份風(fēng)速值誤差的日平均值進行排序，平均值為式中i代表參數(shù)方案的序數(shù)。

由上，對各種參數(shù)化方案所計算出的特征月份中每天的風(fēng)速結(jié)果進行測量值與真值的偏差分析評價，準(zhǔn)確，參考價值高。

可選的，所述步驟B32之后還包括步驟：依據(jù)步驟B32中備選參數(shù)方案所計算出的特征月的風(fēng)速日變化圖，與該特征月的實測風(fēng)速日變化圖進行比較，剔除與實測風(fēng)速日變化圖變化趨勢相悖的參數(shù)方案。

由上，對所得的誤差最小的參數(shù)方案進行驗證，并排除與實際不符的參數(shù)方案，以進一步提高預(yù)報精度。

可選的，所述步驟A中包括：

A1：將主導(dǎo)風(fēng)向一致的月份進行歸類，確定預(yù)報區(qū)域的大風(fēng)月、小風(fēng)月和過渡月；

A2：確定大風(fēng)月、小風(fēng)月和過渡月中的特征月份。

由上，通過確定特征月份，減小WRF模式的計算數(shù)量，在提高風(fēng)速預(yù)報精度的前提下，同時提高效率。

可選的，所述步驟A2中計算大風(fēng)月、小風(fēng)月和過度月中各月風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)差值，采用公式進行計算，式中，Vi代表當(dāng)月每間隔一定時間所檢測的風(fēng)速、代表所檢測風(fēng)速的平均值、n代表本月所檢測風(fēng)速的個數(shù)，將大小風(fēng)月類型中標(biāo)準(zhǔn)差最大的月份作為典型月。

可選的，所述步驟C中包括步驟：

C1：依據(jù)步驟B所確定的WRF模式主程序參數(shù)方案，選擇大風(fēng)月、小風(fēng)月和過度月至少累計6個月的歷史預(yù)報數(shù)據(jù)進行WRF模式計算，分別得出日風(fēng)速值；

C2：將所述日風(fēng)速值作為輸入層，并將與其對應(yīng)時間的實際日風(fēng)速值作為輸出值，對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層進行訓(xùn)練；