[發(fā)明專利]風(fēng)速預(yù)測方法和風(fēng)速預(yù)測裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910572885.5
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN112149859A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永林;楊冰玉;丁宇宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金風(fēng)慧能技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 曾世驍;張云珠

本公開提供一種風(fēng)速預(yù)測方法和風(fēng)速預(yù)測裝置。所述風(fēng)速預(yù)測方法包括：獲取目標區(qū)域在未來預(yù)設(shè)時間段的預(yù)測背景場數(shù)據(jù)和觀測場數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的預(yù)測背景場數(shù)據(jù)和觀測場數(shù)據(jù)使用天氣預(yù)報模式系統(tǒng)來生成初始條件和邊界條件；基于第一同化系統(tǒng)對所述初始條件進行優(yōu)化，并且相應(yīng)地更新所述邊界條件；基于優(yōu)化后的初始條件以及更新的邊界條件，使用天氣預(yù)報模式系統(tǒng)和第二同化系統(tǒng)來獲得目標區(qū)域在所述預(yù)設(shè)時間段的風(fēng)速。根據(jù)本公開的方法和裝置能夠分別在天氣預(yù)報模式初始場和數(shù)值模式積分過程中耦合氣象觀測資料，提高了數(shù)值天氣預(yù)報的模擬精度，進而提高了風(fēng)電場預(yù)測風(fēng)速精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本公開涉及一種用于預(yù)測風(fēng)速的方法及其裝置。

背景技術(shù)

目前，風(fēng)功率預(yù)測是提高大規(guī)模風(fēng)電接入電力系統(tǒng)效率的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，而風(fēng)電場風(fēng)速預(yù)報是風(fēng)功率預(yù)測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)值天氣預(yù)報方法被廣泛應(yīng)用于風(fēng)電場的風(fēng)速預(yù)報。數(shù)值天氣預(yù)報屬于微分方程初值問題，其初始條件和邊界條件的精度和質(zhì)量對預(yù)測數(shù)據(jù)的結(jié)果起到?jīng)Q定性的影響。

然而基于WRF模式預(yù)測風(fēng)電場風(fēng)速的傳統(tǒng)方法僅使用由全球預(yù)測系統(tǒng)(GlobalForecast Systems，GFS)提供的預(yù)測背景場數(shù)據(jù)確定初始條件和邊界條件，因此，確定的初始條件和邊界條件不夠準確，不能獲得精確的大氣初始狀態(tài)，從而無法得到高精度的風(fēng)電場風(fēng)速預(yù)報數(shù)值。為了解決這個問題，一般采用天氣預(yù)報模式同化系統(tǒng)對全球預(yù)測系統(tǒng)(Global Forecast Systems，GFS)提供的初始條件進行更新，以提升模式開始時刻的初值精度。但對于風(fēng)速預(yù)測業(yè)務(wù)來說，一般是基于一段時間的氣象觀測資料預(yù)測未來一段時間的風(fēng)速，因此，僅提高模式開始時刻的初值精度無法滿足業(yè)務(wù)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的示例性實施例提供了一種風(fēng)速預(yù)測方法和風(fēng)速預(yù)測裝置，至少解決上述技術(shù)問題和上文未提及的其它技術(shù)問題，并且提供下述的有益效果。

本公開的一方面在于提供一種風(fēng)速預(yù)測方法。所述風(fēng)速預(yù)測方法可以包括以下步驟：獲取目標區(qū)域在未來預(yù)設(shè)時間段的預(yù)測背景場數(shù)據(jù)和觀測場數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的預(yù)測背景場數(shù)據(jù)和觀測場數(shù)據(jù)使用天氣預(yù)報模式系統(tǒng)來生成初始條件和邊界條件；基于第一同化系統(tǒng)對所述初始條件進行優(yōu)化，并且相應(yīng)地更新所述邊界條件；基于優(yōu)化后的初始條件以及更新的邊界條件，使用天氣預(yù)報模式系統(tǒng)和第二同化系統(tǒng)來獲得目標區(qū)域在所述預(yù)設(shè)時間段的風(fēng)速。

在所述風(fēng)速預(yù)測方法中，第一同化系統(tǒng)可以是天氣預(yù)報模式同化系統(tǒng)或者格點統(tǒng)計插值系統(tǒng)，其中，對所述初始條件進行優(yōu)化的步驟可以包括：根據(jù)預(yù)測背景場數(shù)據(jù)、觀測場數(shù)據(jù)和所述初始條件來構(gòu)建偏差函數(shù)；并且通過使所述偏差函數(shù)最小化來調(diào)整所述初始條件。

在對所述初始條件優(yōu)化之后，所述風(fēng)速預(yù)測方法還可以包括根據(jù)優(yōu)化后的初始條件和所述邊界條件，使用天氣預(yù)報模式系統(tǒng)來更新所述邊界條件，使得優(yōu)化后的初始條件與更新的邊界條件相應(yīng)。

在所述風(fēng)速預(yù)測方法中，第二同化系統(tǒng)可以是四維數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)速預(yù)測方法可以包括：在天氣預(yù)報模式系統(tǒng)使用優(yōu)化后的初始條件和更新的邊界條件計算目標區(qū)域在所述預(yù)設(shè)時間段的數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)的過程中，使用四維數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)對數(shù)值模式積分的指定時刻的初值進行調(diào)整。

對數(shù)值模式積分的指定時刻的初值進行調(diào)整的步驟可以包括：由天氣預(yù)報模式系統(tǒng)使用優(yōu)化后的初始條件和更新的邊界條件來計算所述未來預(yù)設(shè)時間段的初始時刻的數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)；通過構(gòu)建格點對格點的松弛強迫項或者通過設(shè)置波數(shù)進行濾波處理對數(shù)值積分模式在初始時刻之后的指定時刻的初值進行調(diào)整，使得所述初值逼近相應(yīng)的觀測場數(shù)據(jù)；根據(jù)指定時刻的調(diào)整后的初值來計算指定時刻的數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)。

獲得目標區(qū)域在所述預(yù)設(shè)時間段的風(fēng)速的步驟可以包括從所述數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)中提取風(fēng)速數(shù)據(jù)。