[發(fā)明專利]一種微尺度風(fēng)模型系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011052367.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112149365B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭辰;董理;楊萍;張曉朝;梁思超;卜照軍;馮笑丹;王森;蔣賁;王志勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華能新能源股份有限公司;北京朗潤(rùn)知天科技有限公司;華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 余瑩

本發(fā)明提供一種微尺度風(fēng)模型控制系統(tǒng)包括：中尺度氣象模型對(duì)接模塊，用于接收中尺度氣象數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成微尺度風(fēng)模型運(yùn)行子區(qū)域，高效提取氣象驅(qū)動(dòng)要素場(chǎng)；運(yùn)行配置模塊，用于批量生成微尺度風(fēng)模型子區(qū)域配置文件，建立運(yùn)行環(huán)境，生成靜態(tài)數(shù)據(jù)集；作業(yè)提交與監(jiān)控模塊，用于自動(dòng)提交各個(gè)分析區(qū)域的運(yùn)行作業(yè)，并集中監(jiān)控作業(yè)運(yùn)行；微尺度風(fēng)模型模塊，用于基于搜索算法，生成指定分辨率和區(qū)域的微尺度三維風(fēng)場(chǎng)；偏差訂正模塊，用于基于測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)，對(duì)所述微尺度風(fēng)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)偏差訂正。本發(fā)明可以將公里級(jí)中尺度氣象模型模擬結(jié)果降尺度到百米甚至幾十米空間分辨率，并且保證結(jié)果合理、計(jì)算量小，能夠自動(dòng)化配置和運(yùn)行系統(tǒng)，減少人力需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電與氣象模擬的交叉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及銜接成熟的中尺度氣象模型模擬數(shù)據(jù)產(chǎn)品與風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)需要的微尺度風(fēng)場(chǎng)的微尺度風(fēng)模型系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著人類社會(huì)對(duì)能源需求量的不斷增長(zhǎng)，以及全球氣候變化大背景下對(duì)新能源，特別是風(fēng)能，開發(fā)力度的加大，獲得準(zhǔn)確、全方位的大氣邊界層風(fēng)況信息成為開發(fā)風(fēng)電場(chǎng)的前提條件。由于下墊面地形特征的復(fù)雜性，以及中尺度氣象模型僅適用于公里級(jí)水平分辨率，并需要超大規(guī)模的計(jì)算資源，限制其直接模擬微尺度氣象場(chǎng)；另一方面，采用微尺度計(jì)算流體力學(xué)軟件(CFD)模擬較大區(qū)域，可以考慮更精細(xì)的非線性動(dòng)力與熱力過(guò)程，但是同樣需要耗費(fèi)大量計(jì)算資源，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間序列模擬，且需要外邊界數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，依賴中尺度氣象模型。因此，需要一種能夠利用超高分辨率地形數(shù)據(jù)和成熟大氣邊界層理論的微尺度風(fēng)模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述缺陷，提一種可以將公里級(jí)中尺度氣象模型模擬結(jié)果降尺度到百米甚至幾十米空間分辨率，并且保證結(jié)果合理、計(jì)算量小，同時(shí)針對(duì)大模擬區(qū)域、長(zhǎng)時(shí)間逐小時(shí)時(shí)間分辨率的需求，能夠自動(dòng)化配置和運(yùn)行系統(tǒng)，減少人力需求的微尺度風(fēng)模型系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種微尺度風(fēng)模型控制系統(tǒng)，包括：

中尺度氣象模型對(duì)接模塊，用于接收中尺度氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)中尺度氣象格點(diǎn)數(shù)據(jù)的投影與空間范圍信息，計(jì)算合適的微尺度風(fēng)模型分析區(qū)域集合，自動(dòng)生成微尺度風(fēng)模型運(yùn)行子區(qū)域，高效提取氣象驅(qū)動(dòng)要素場(chǎng)；

運(yùn)行配置模塊，用于批量生成微尺度風(fēng)模型子區(qū)域配置文件，建立運(yùn)行環(huán)境，生成靜態(tài)數(shù)據(jù)集；

作業(yè)提交與監(jiān)控模塊，用于自動(dòng)提交各個(gè)分析區(qū)域的運(yùn)行作業(yè)，并集中監(jiān)控作業(yè)運(yùn)行；

微尺度風(fēng)模型模塊，用于基于搜索算法，匹配中尺度與微尺度格點(diǎn)，并將中尺度驅(qū)動(dòng)要素場(chǎng)插值到微尺度格點(diǎn)，然后運(yùn)行微尺度風(fēng)模型封裝大氣邊界層算法診斷出符合高分辨率地形，生成指定分辨率和區(qū)域的微尺度三維風(fēng)場(chǎng)；

偏差訂正模塊，用于基于測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)，對(duì)所述微尺度風(fēng)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)偏差訂正。

進(jìn)一步地，所述氣象驅(qū)動(dòng)要素場(chǎng)包括括三維溫度場(chǎng)、氣壓場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)或濕度場(chǎng)中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)行配置模塊生成的所述運(yùn)行環(huán)境包括地表靜態(tài)數(shù)據(jù)集、各個(gè)分析區(qū)域的配置文件或作業(yè)提交配置文件中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)行配置模塊生成的靜態(tài)數(shù)據(jù)集包括高分辨率地形數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述微尺度風(fēng)模型模塊運(yùn)行的封裝大氣邊界層算法包括垂直速度診斷算法、地形繞流調(diào)整算法或熱力坡度流調(diào)整算法中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，所述微尺度風(fēng)模型分析區(qū)域集合的計(jì)算方法為KD-Tree搜索算法。

進(jìn)一步地，所述測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)為測(cè)風(fēng)塔時(shí)間序列觀測(cè)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供一種利用上述微尺度風(fēng)模型控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：