一种风速预报的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风速预报技术领域，特别设及一种风速预报的方法。
【背景技术】
[0002] 风电场功率预测是缓解电力系统调峰、调频压力，提高风电接纳能力的有效手段 之一。同时，风电功率预测还可W知道风电场的检修计划，提高风能利用率，提高风电场的 经济效益。近年来，国内外已出现的大量的研究成果表明，中尺度数值气象预报模式（WRF， WeatherResearchand化'日。日31:;[叫Model)可[^较好的模拟风频、风向的大小，且48小时 的误差范围较小。
[0003] 近年来，大规模开发并已建成的风电项目也多分布在我国风资源丰富的Ξ北（西 北、东北和华北）地区和沿海一带。从风气候特性来看，我国Ξ北地区和沿海一带，特别是 东南沿海地区差异显著。与风资源有关的近地层风特性差异，主要有W下几方面：1)风的 稳定性差异：风速大小的波动和风向稳定性；2)空气密度的差异：由于气溫和空气中水汽 含量W及气压的差异而造成；3)大风的形成机制和致灾特点明显不同。
[0004] 由于上述问题的存在，增加了风速预报的难度，如何提高风速预测的精确性便成 了亟待解决的问题。
【发明内容】
阳〇化]有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种风速预报的方法，依据预报所在地的 具体气象情况生成该地区的风速预报修正方案，实现准确预报风速，相比于现有技术降低 预报误差，提高风速预测的精确性，为风电场功率预测提供相对更加准确的数据支持。
[0006] 所述风速预报的方法包括，风速预报模型建立的步骤：
[0007] A、获取目标区域的全球预报系统的历史数据，确定目标区域所出现过的天气类 型；
[0008] B、采用中尺度数值气象预报模式，计算所述历史数据，得到与步骤A对应时间的 风速、风向、溫度、气压、湿度和垂直风速；
[0009] C、将不同天气类型下的风速、溫度、气压、湿度和垂直风速作为风速预报模型的输 入端，对应时间的实际风速作为输出端，对预报模型进行训练；
[0010] 化及，风速预报的步骤：
[0011] D、获取目标区域的全球预报系统的预报数据，判断其天气类型；
[0012] E、采用中尺度数值气象预报模式，计算所述预报数据，得到与步骤D对应时间的 风速、风向、溫度、气压、湿度和垂直风速；
[0013] F、将步骤E计算出的风速、风向、溫度、气压、湿度和垂直风速依照步骤D判断的天 气类型，带入到该类型的风速预报模型，W输出风速预报。
[0014] 由上，依据预报所在地的具体气象情况生成该地区的风速预报修正方案，实现准 确预报风速，相比于现有技术降低预报误差，从而为风电场功率预测提供相对更加准确的 数据支持。
[0015] 可选的，所述天气类型为归纳天气类型，包括，依据气旋类型W及气流方向将天气 类型细分为27种类型：
[0016] 采用W下六计算式，将所述27种子类型进行归纳，包括：平直气流类、气旋旋转 类、反气旋旋转类、气旋混合类、反气旋混合类W及未定义类：
[0017] 具体通过W下算法获得：
[0023] ξ=ξU+ξV……化）
[0024] 式中，Ρ。(η= 1，2，··· 16)表示在目标区域划分出的16个计算点的海平面气压值； 风电场区域的中屯、点为Α0,Α1和Α2是与Α0在相同经度不同缔度的两点，α、α1和α2分 别表示Α0、Α1、Α2Ξ个点的缔度值；V表示地转风；μ和V作为中间量，分别表示地转风的 缔向量和经向量；ξ表示地转满度；ξ。是μ的经向梯度；ξy是V的缔向梯度； 阳02引IξI<V时，归纳为平直气流类； 阳0%] IξI> 2V时，归纳为气旋旋转或反气旋旋转类；
[0027]V<IξI< 2V时，归纳为气旋混合类或反气旋混合类； 阳02引 V< 6,并且IξI< 6时，归纳为未定义类。。
[0029] 由上，通过上述天气类型归纳，W概括目标区域的情况，针对气候较单一的区域或 者时间，一方面可W保持后续风速预报计算过程中的精度，另一方面可W减少前期预报模 型建立时的运算量。
[0030] 可选的，所述风速预报模型为ΒΡ神经网络模型。
[0031] 可选的，在步骤C后，还包括对风速预报模型预报结果测试的步骤。
[0032] 可选的，所述对于风速预报模型预报结果测试的步骤包括：
[0033] W月为单位，逐月计算该月的预报风速与实际风速的相关性；
[0034]
，式中α为相关性、rt为通过风速预报模 型计算的各时间点的预报风速值、?/表示其平均值、Vt为对应时间点测风塔所实测的风速 值、巧表示其平均值、N为每日预报风速的个数。
[0035] 可选的，所述对于风速预报模型预报结果测试的步骤包括：W月为单位，逐月计算 该月的功率与实际功率的功率误差；
[0036]
式中：RISE为功率误差、W' t为通过风速预 报模型得出的预报风速计算出的预测功率、化为对应时间点的实际功率、N为每日预报风 速的个数、Q为装机容量。
[0037] 可选的，风速预报的步骤还包括：依据对于风速预报模型预报结果测试的结果，调 整风速预报模型的步骤。
[0038] 可选的，调整风速预报模型的步骤包括：重复步骤A~F，各步骤中所述的天气类 型为细分天气类型，包括：依据气旋类型W及气流方向将天气类型细分为27种类型。
[0039] 由上，针对测试结果，可W对测试结果不尽人意的区域或时间段重新采用细分天 气类型。即保证了预测精度，又最大限度的减少了前期的计算量。
[0040] 可选的，所述天气类型为细分天气类型，包括，依据气旋类型W及气流方向将天气 类型细分为27种类型。
[0041] 由上，采用27种细分天气类型，虽然运算量较大，但可W精确的预报出风速。
【附图说明】
[0042] 图1为风速预报的方法的流程图；
[0043] 图2为福建平潭风电场区域示意图；
[0044] 图3为风速预报模型示意图。
【具体实施方式】
[0045] 为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种风速预报的方法，可依据预报所在 地的具体气象情况生成该地区的风速预报修正方案，实现准确预报风速，相比于现有技术， 降低预报误差，从而为风电场功率预测提供相对更加准确的数据支持。
[0046] 如图1所示，本方法包括W下步骤：
[0047] 步骤S10 :获取目标区域的GFS数据。
[0048] 本发明W福建平潭风电场为例，进行说明。获取包含2012年1月1日至2014年 7月31日每15分钟间隔的全场实际风速数据和逐日美国国家环境预报中屯、的全球预报系 统（GFS，GooieFileSysten)预报数据（空间分辨率为0. 5° *0. 5°，时间分辨率为3小 时）。需要说明的是，为了后续步骤中对不同天气类型进行归类统计和误差计算，取电网考 核的时间段，GK数据用的是UTC18时的第24~45小时，预报数据是15分钟间隔，GK数 据代表的预报数据时间段如下表1所示。
[0049]
阳化0] 表1
[0051] 步骤S20 :判断目标区域的天气类型。
[0052] 图2所示为福建平潭风电场区域示意图，如图所示，对应要计算的区域是15. 5~ 35. 5°N，104. 5~134. 5°E，整个风电场区域的中屯、点为ΑΟ,ΑΙ和A2是与A0在相同经度 不同缔度的两点。
[0053] 利用GK数据每日每3小时海平面气压场，根据计算所选区域内地转风（V)和地 转满度（ξ)、地转风的方向（μ和V)，将环流型分为气流型、旋转型和混合型等Ξ大类，进 一步，再将上述Ξ大类细分为总共27个子类的天气类型。
[0054] 对整个风电场区域进行划分，需覆盖整个区域，各分区大小需近似，且可W体现出 出差异性，基于此，将该区域划分为Ρ1~Ρ16个计算格点，16个计算格点连成等压线，采用 W下6个计算式：
[0060] ξ=ξU+ξV......化）
[0061] 上述各式中，ρ。(η= 1，2,…16)表示要计算的16个格点上的海平面气压值；α、 〇郝〇2分别表示目标区域中屯呕域纵向排列的40、41、42;个点的缔度值（40为整个区 域的中间点）；V表示地转风；μ和V作为中间量，表示地转风的缔向量和经向量；ξ表示 地转满度；ξ。是μ的经向梯度；ξy是V的缔向梯度。
[0062] 将大气类型依据气旋类型（气旋和反气旋）W及流方向（8个方向）分为27种， 具体分类情况如表2所示。例如某一区域的类型为Anticlyclone，说明该区域为高压（反 气旋控制）；如为切clone,说明该区域为低压（气旋控制）；如为N型，表示该区域为偏北 的地转风气流控制，在此不一一寶述。
[0063] 由于我国地域迂阔，若采用上述分类将整个风电场区域按27类进行划分，无疑会 增加后续步骤的运算量，并且，针对一些区域或者某一区域的大多数时间段天气类型较为 单一。采用上述细分天气类型无疑会增加许多无谓的运算，因此，为方便统计计算，本发明 将27种天气类型按一定算法进行统计计算后，归类为W下几类：平直气流类（天气类型归 类代码为1)、气旋类（天气类型归类代码为2)、气旋类混合类（天气类型归类代码为3)、反 气旋类（天气类型归类代码为4)W及反气旋混合类（天气类型归类代码为5)。
[0064] 具体算法为：针对上述六个计算式的计算结果，如果IξI< V，归纳为平直气流 类； 阳0化]如果IξI> 2V，归纳为气旋旋转类或反气旋旋转类；
[0066] 如果V<IξI< 2V，归纳为气旋混合类或反气旋混合类；
[0067] 如果V<6,并且IξI<6,属于未定义类，具体归类情况如下表2所示。
[0068]
[0070]表2 阳071] 表2中，N表示气流方向为北；肥表示气流方向为东北；E表示气流方向为东；SE表 示气流方向为东南；S表示气流方向为南；SW表示气流方向为西南；W表示气流方向为西；NW表示气流方向为西北；Anticlyclone表示反气旋；切clone表示气旋；CN表示在气旋控 制下的北向气流；CNE表示在气旋控制下的东北向气流；CE表示在气旋控制下的东向气流； CSE表示在气旋控制下的东南向气流；CS表示在气旋控制下的南向气流；CSW表示在气旋控 制下的西南向气流；CW表示在气旋控制下的西向气流；CNW表示在气旋控制下的西北向气 流;AN表示在反气旋控制下的北向气流；ANE表示在反气旋控制下的东北向气流;AE表示 在反气旋控制下的东向气流；ASE表示在反气旋控制下的东南向气流;AS表示在反气旋控 制下的南向气流；ASW表示在反气旋控