用于风电场功率预测的逐时风速预报

风 力资 源环 境 和较 低 的建设 成 本 ， 近 年 来 风 力 发 电 的重点 逐渐 转移 到海 上 Ｉ １ ］ 。 海 上风 能资 源 比陆上 大 ， 少有 静 风期 ， 能更 有效
要 求是 对风 电场 范 围 内、 近地 层风 机高 度上 、 未来 一
段 的逐 时或 几 十分 钟 的风 力 数 值 （ ｍ／ ｓ ） 做 出 预测 ，
摘要
为 满 足 风 电场 精 细 化 风 速 预 报 的 需 要 ， 利 用 ＭＭ５模 式 的格 点 输 出数 值 预 报 产 品 以及 福 建 沿 海 地 区两 座 海
上测风塔 的逐时气象资料 ， 采 用 逐 步 回归 的统 计 方 法 ， 将 ＭＭ５ 数 值 预 报 产 品 与 测 风 塔 实 测 气 象 资 料 要 素 指 标 值 共
一
风是一 种很 难精 确 预 测 的 天气 要 素 ， 风速 变 化 除大 气 环流 外还 受许 多 因素 影 响 ， 例 如 地 形起 伏 、 植被、
大 气层结 ， 甚 至 附 近 树 木 的 叶片 数 量 。风 电预 测 的
。
风 电开 发 由陆 地 起 步 ， 而 由于 沿 海 近 岸 良好 的
Ｐ Ｐ方 法 ； 叶燕华 等 详 细介 绍 了用 ＭＯＳ方 法 建 立
预报 方程 的流程 ， 建 立 了运行 效 率 较 高 的甘 肃 低 端
确性 将会 为 风 电的 人 网提 供 指 导 ， 加 速 风 电 的产 业
化进 程 。
温度 、 降水 、 风向、 风速等预报量的 ２ ４ ～１ ２ ０ ｈ预 报
第 ４ １卷第 ４ 期
２ ０ １ ３年 ８月
气
象
科
技
Ｖｏ Ｉ ． ４ １ ， Ｎｏ ． ４
Ａｕ ｇ． ２０ １３
Ｍ ＥＴＥＯ Ｒｏ ＬＯ Ｇ Ｉ ＣＡ Ｌ ＳＣＩ ＥＮ ＣＥ Ａ Ｎ Ｄ ＴＥＣＨ Ｎ Ｏ ＬＯＧ Ｙ
用 于风 电场 功 率 预测 的 逐 时风 速 预报
白龙 。 吴 息 丁宇宇 丁杰 江 燕如
同 引入 回归 方 程 ， 拟 合 两 座 测 风 塔 特 定 高 度 的逐 小 时 风 速 预 报 方 程 ， 详 细 介 绍 了该 方 法 的 实 现 过 程 。通 过 一 年 的
预报效 果指标以及 １ ５日的 独 立 样 本 效 果 检 验 ， 结 果 表 明该 方 法 对 于逐 小 时 风 速 的 预 报 有 一 定 的应 用 价 值 。
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１ 、
江 苏 省 科 技 支 撑 计 划 项 目（ Ｂ Ｅ ２ ０ １ ０ ２ ０ ０ ） 、 江 苏 高 校 优 势 学 科 建设 工 程 项 目（ Ｐ ＡＰ Ｄ） 资 助
的有效 途 径 之 一 ， 因 此 可 以从 预测 风 速 技 术 人 手 。
鉴 于 化 石 燃 料 的 日益 枯 竭 及 其 带 来 的环 境 污
染， 世界 各 国都 在 不 遗 余 力 地 发 展 可 再 生 能 源 ， 其
中， 风力 发 电是 当今 世 界 增 长 最 快 的可 再 生 能 源 之
关 键 词 逐 时 风 速 预 报
测 风 塔 ＭＭ５ 模 式
引 言
风 速 预 测 是风 电场 规 划设 计 中最 基础 的工 作 。
对 风 电场做 短期 风 速 预 测 ， 再 由风 功率 曲线 得 到 风 力 发 电功率 的预 测 值 ， 这 是 进 行 风 力发 电功 率 预 测
电机 组 上 的疲 劳 载荷 减少 ， 可 以延 长使 用 寿命 ， 在 陆
上设 计 寿命 为 ２ Ｏ年 的风 电机 组 在 海上 可达 ２ ５ ～３ ０ 年ｌ ２ ］ 。鉴 于 以上种 种 优 势 ， 海 上 风 电装 机 容 量 增 长 迅速 。但 风力 发 电 具 有 波动 性 、 间 歇性 和 随 机性 的 特点 ， 风 能资 源是 具 有 不 确 定 时 空 变 化 的不 稳 定 能 源 。随着 风 电装 机 容量 的增 大 ， 风 电不 稳 定 的 弊端 逐渐 显 现 出来 ， 因此 提 高 近 海 海 面 风 功率 预 报 的准
（ １南 京 信 息 工 程 大 学 ， 气象灾害省部共建 教育部重点试验室 ， 南京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ； ２国 网电 力 科 学 研 究 院清 洁 能 源 发 电研 究 所 ，
南京 ２ １ ０ ０ ０ ９ ； ３福 建 省 气 候 中心 气 候 应用 与 服 务 室 ， 福州 ３ ５ ０ ０ ０ １ ）
属 于时 空高 分辨 的 精 确 预报 ， 加 之 风速 的湍 流 特 征 和随机 性 ， 技 术上 存 在较 大 的难度 。 目前 ， 我 国各 气
象台、 研 究所 采用 的 海上风 速 预报方 法 常见 的有 ： 经
验 预报 ］ 、 统计 预 报 ＿ ４ ］ 、 数 值 模 式 预报 Ｅ 和 统 计 动 力（ 数值 产 品 的释用 ） 等 。统 计 动 力 预 报 （ 数 值 产 品
地利 用 风 电机组 以提 高发 电容 量 。海 水表 面粗 糙度 低， 海平 面Hale Waihona Puke Baidu 擦力 小 ， 风 速 随 高度 的变 化 小 ， 不 需要
很 高的塔 架 ， 可 以 降 低 风 电机 组 成 本 。海上 风 的 湍 流强 度低 ， 又 没有 复 杂地形 对 气流 的影 响 ， 作用 在 风
释 用） 常见 的有完 全 预报 ＿ ８ ］ （ Ｐ ｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ， 简称 Ｐ Ｐ ） 法 和模 式 输 出统 计 ｌ ＿ ｇ ］ （ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ０ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｓ — ｔ ｉ ｃ ｓ ， ＭＯＳ ） 方 法 。林 良勋 等 ［ ８ ］ 根据梯度 风原理 ， 用 经 验和统 计 方法 挑 选 相关 因子 ， 形 成 了一 套 应 用 日 本数 值预 报模 式输 出 、 适 用 于广 东 海 面强 风 预 报 的