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數(shù)值天氣預(yù)報(bào)在風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

2012-08-22 來(lái)源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):808

  4.4 風(fēng)速與發(fā)電量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式
  經(jīng)過(guò)以上的分析計(jì)算,理論上拋開(kāi)風(fēng)電機(jī)組性能變化等因素外,單從氣象角度分析,基本可以得出平均風(fēng)速5 m/s–11m/s(60 m 高度風(fēng)速)之間(小于4.5 m/s 發(fā)電量為0,大于11 m/s 發(fā)電量為每小時(shí)2000kW·h)風(fēng)速與發(fā)電量的分析預(yù)報(bào)關(guān)系式:W=Wi(1+Yd)
  其中:Wi 為各風(fēng)速段平均發(fā)電量值(表4)
  Yd 為各風(fēng)向在平均發(fā)電量上的增減系數(shù)(表5)

表4 各風(fēng)速段平均發(fā)電量值( 單位:kW·h)

表5 各風(fēng)向在平均發(fā)電量上的增減系數(shù)

  4.5 10m與60m高度平均風(fēng)向風(fēng)速對(duì)比分析
  利用2004 年洋口港測(cè)風(fēng)塔所測(cè)得的10 m 與60 m 高度平均風(fēng)向風(fēng)速資料(該測(cè)風(fēng)塔距風(fēng)電場(chǎng)最近的風(fēng)電機(jī)組只有3km,距6# 機(jī)組5 km,測(cè)風(fēng)區(qū)域的地形地貌特征和風(fēng)電場(chǎng)相同)及2008 年風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙自帶測(cè)風(fēng)儀所測(cè)60 m 高度風(fēng)速資料與本站設(shè)立在海邊的中尺度站測(cè)風(fēng)資料進(jìn)行對(duì)比分析,所得出的結(jié)果是如東風(fēng)電場(chǎng)10 m 與60 m 高度換算系數(shù)是V60=V10×1.30。此結(jié)果較常規(guī)理論上海平面風(fēng)速隨高度變化曲線系數(shù)大,其主要原因是如東風(fēng)電場(chǎng)緊靠海邊,且在海堤內(nèi),特別是工業(yè)園區(qū)內(nèi)的建筑群不斷增多,地面的粗糙度變大。
  5 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量預(yù)報(bào)
  利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)(numerical weather prediction),可以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)是根據(jù)大氣實(shí)際情況,在一定的初值和邊值條件下,通過(guò)大型計(jì)算機(jī)作數(shù)值計(jì)算,求解描寫天氣演變過(guò)程的流體力學(xué)和熱力學(xué)的方程組,預(yù)測(cè)未來(lái)一定時(shí)段的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法。
  數(shù)值天氣預(yù)報(bào)與經(jīng)典的以天氣學(xué)方法作天氣預(yù)報(bào)不同,它是一種定量的和客觀的預(yù)報(bào),正因?yàn)槿绱耍瑪?shù)值天氣預(yù)報(bào)首先要求建立一個(gè)較好的反映預(yù)報(bào)時(shí)段的(短期的、中期的)數(shù)值預(yù)報(bào)模式和誤差較小、計(jì)算穩(wěn)定并相對(duì)運(yùn)算較快的計(jì)算方法。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)而言,電力調(diào)度主要關(guān)心的是未來(lái)24 小時(shí)和48 小時(shí)的發(fā)電量,屬于短期的預(yù)報(bào)時(shí)段,目前,我們接收并利用的48 小時(shí)內(nèi)地面風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品有T639 數(shù)值預(yù)報(bào)、日本數(shù)值預(yù)報(bào)、美國(guó)數(shù)值預(yù)報(bào)和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)等預(yù)報(bào)模式。經(jīng)過(guò)我們一段時(shí)間的使用,對(duì)比分析幾家的數(shù)值預(yù)報(bào)模式,均與實(shí)際風(fēng)速有出入,T639 和美國(guó)的數(shù)值預(yù)報(bào)中風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)密度不大,江蘇MM5 風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)風(fēng)速偏大,日本的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)風(fēng)速偏小。為此,經(jīng)過(guò)反復(fù)比對(duì)、論證、篩選,最終選定將日本數(shù)值預(yù)報(bào)中地面風(fēng)場(chǎng)的格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)使用。
  選取日本地面風(fēng)電場(chǎng)預(yù)報(bào)中東經(jīng)122.5°,北緯32.5°的格點(diǎn)預(yù)報(bào)值和江蘇MM5 地面風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)格點(diǎn)中東經(jīng)121°,北緯32.5°格點(diǎn)預(yù)報(bào)值作為我們的風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)值,兩個(gè)格點(diǎn)離我們風(fēng)電場(chǎng)很近,也基本表示了風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)向風(fēng)速變化。日本格點(diǎn)預(yù)報(bào)為6 小時(shí)一個(gè)時(shí)間段,而江蘇MM5 格點(diǎn)預(yù)報(bào)為每小時(shí)一次,因此,我們將MM5 產(chǎn)品插入日本格點(diǎn)預(yù)報(bào)的中間,2 時(shí)、8 時(shí)、14 時(shí)、20 時(shí)正點(diǎn)時(shí)兩者的預(yù)報(bào)值不一致時(shí)以日本格點(diǎn)預(yù)報(bào)為準(zhǔn),且平滑掉正點(diǎn)前后時(shí)次的預(yù)報(bào)值,這樣可以綜合兩家數(shù)值預(yù)報(bào)值,且有了每小時(shí)的風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)值。此時(shí)預(yù)報(bào)值只是表示了地面10 m 高度風(fēng)向風(fēng)速值,然后我們用上面分析出來(lái)的1:1.30 的比例關(guān)系,將地面風(fēng)速值換算成60 m 高度值。
  6 發(fā)電量擬合與試報(bào)
  6.1 擬合情況
   選用2008 年3 月到5 月日本數(shù)值預(yù)報(bào)和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)中地面風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)值,使用以上發(fā)電量分析預(yù)報(bào)關(guān)系式進(jìn)行發(fā)電量擬合,24 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30% 的樣本占71% ;誤差達(dá)30% 到50% 的占了21%,預(yù)報(bào)值比實(shí)際發(fā)電量偏少的占52%,偏多的占48% ;嚴(yán)重偏離的,就是預(yù)報(bào)值多而實(shí)際發(fā)電量少,或者預(yù)報(bào)值很少而實(shí)際發(fā)電量多的情況占8%。48 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30% 的樣本占65%,誤差超過(guò)30% 的樣本占35%。
  6.2 試報(bào)
  選用2009 年8 月和9 月的日本數(shù)值預(yù)報(bào)和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)值,使用發(fā)電量分析預(yù)報(bào)關(guān)系式對(duì)8 月和9月的發(fā)電量進(jìn)行了試報(bào):24 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30%的預(yù)報(bào)日占70% ;誤差達(dá)30% 到50% 的占了20% ;預(yù)報(bào)值比實(shí)際偏多的占51%,偏少的占49% ;預(yù)報(bào)嚴(yán)重偏離的占了10%。48 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30% 的預(yù)報(bào)日占63%,誤差超過(guò)30% 的預(yù)報(bào)日為37%。
  6.3 誤差原因分析
  分析預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不高的原因有以下幾種:一是對(duì)于每次天氣系統(tǒng)到達(dá)本地的時(shí)間,數(shù)值預(yù)報(bào)或多或少有幾個(gè)小時(shí)的誤差,造成前多后少或前少后多,有時(shí)把連續(xù)兩天或三天的預(yù)報(bào)值合計(jì)與實(shí)際發(fā)電量比起來(lái)誤差就小多了;二是系統(tǒng)影響程度的預(yù)報(bào)有誤差,有時(shí)偏大有時(shí)偏小;三是系統(tǒng)控制本地的時(shí)間長(zhǎng)短預(yù)報(bào)有誤差。

【延伸閱讀】

標(biāo)簽:

閱讀上文 >> 區(qū)域風(fēng)能資源的數(shù)值模擬評(píng)估方法
閱讀下文 >> 平坦地形及復(fù)雜環(huán)境風(fēng)電場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算

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