[發(fā)明專利]一種基于WRF模式的海上風資源評估方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201410061545.3
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103778572A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 許愛東;雷金勇;申展;黃燾;郭曉斌;張臻;楊蘋
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司;華南理工大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李永慶

1.一種基于WRF模式的海上風資源評估方法，其特征在于：主要包括以下步驟：

????步驟一，獲取WRF數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)和測風塔數(shù)據(jù)；

????步驟二，根據(jù)步驟一獲取的數(shù)據(jù)代入風的垂直切變冪律公式，估算其他高度上的風速值，建立風的垂直切變模型；風垂直切變冪律公式如下：

式中：－風切變指數(shù)；?—高度的風速，；?—高度的風速，；

如果WRF數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)和測風塔數(shù)據(jù)中存在多個高度的測風數(shù)據(jù)，對應高度風垂直切變指數(shù)的最小二乘估計是：

????其中，,???

????步驟三，根據(jù)步驟二得到的風速，通過以下表達式計算概率分布密度：

當數(shù)據(jù)足以充分估計Weibull的兩個參數(shù)時：

其中,為概率密度,為風速(),為形狀參數(shù),為尺度參數(shù)；

當數(shù)據(jù)不足以充分估計Weibull的兩個參數(shù)時，近似地認為風速分布滿足Rayleigh分布：

Rayleigh分布是Weibull分布在形狀參數(shù)時的特殊情況；

????步驟四，計算空氣密度：

其中,為水汽壓(),為氣溫(),為大氣壓()；

如果需要通過濕度換算成水汽壓，換算方法是：

對相對濕度，水汽壓為

其中為該溫度下的飽和水汽壓，據(jù)文獻，在攝氏-50到50度范圍內(nèi)，采用馬格努斯飽和水汽壓計算公式：

其中,為實際溫度()；

????步驟五，根據(jù)上述步驟計算得到的數(shù)據(jù)，分別代入以下公式得到風功率密度和年發(fā)電量；

a，風功率密度

設定時段的平均風功率密度表達式為：

??(）

式中：—在設定時段內(nèi)的記錄數(shù)；

??????—空氣密度，；

??????—第記錄的風速（）值的立方；

風功率密度在連續(xù)域上的表達式為：

其中,為平均風能功率密度()?,為空氣密度(),為風速(),為風速概率密度,?為有效風能功率密度(),為條件功率密度函數(shù)；分別為有效風速的上、下限()；

根據(jù)隨Weibull分布的假設，風功率密度和有效風功率密度也可推導后寫為：

其中為伽馬函數(shù)；如果隨風速或時間變化較大，則還是只能還原到原始的積分公式來求取風能密度；

b，年發(fā)電量

在恒定和滿足Weibull分布假設下，年發(fā)電量可以通過下式計算

其中為風速的出現(xiàn)概率，為風速下，風力機的輸出功率；

如果不近似恒定，則的計算只能通過原始的時間積分完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風資源評估方法，其特征在于：步驟二還包括測風塔數(shù)據(jù)對風速進行均值校正：校正公式如下；

式中：為校正后風速；為校正前風速；為校正因子。