一种风速预报订正方法与流程

本发明涉及风速预报技术领域，具体为一种风速预报订正方法。

背景技术：

风力发电在并网过程中面临难以保持电网安全稳定的问题，究其原因主要是风速预报不准确，不能给电网留有足够多的备用容量；如风速过低风电机就需要关闭，否则不能产生足够多的电量无法并网，增加运营成本；而风速过高也需要关闭风电机，否则容易造成电机损坏，引起损失，因此准确、精确预测风速能够有效减轻电网压力、降低企业运营成本、提升经济效益。

现有的风速预报方法主要分为统计预报和动力预报，其中统计预报方法是基于历史观测资料，通过大量的分析总结或构建统计模型对未来进行预测，时效一般在1～6h，统计方法过分依赖于历史资料并且时效性有限；动力预报是基于大气运动方程，通过建立物理模型展开针对未来的预报，动力预报在72h的预报水平超过80％以上；但是风速的预报误差仍然较大，难以满足风速发电的需求。

现有的风能预报方法主要分为统计预报和动力预报，其中统计预报方法大量的分析总结或构建统计模型对未来进行预测，时效有限(1～6h)，难以满足风电场的发电需求；而动力预报是基于大气运动方程，通过建立物理模型展开针对未来的预报，其72h的预报水平超过80％以上，但是风速的预报误差仍然较大，不足以满足风速发电的需求。

而近年来提出的结合统计与动力提出的订正方案往往计算量大、参数过少(表征信息量小)，订正效果不显著；如weibull方法包括二个参数，形状参数和尺度参数，表征信息量少，订正效果不显著且计算量较大、效率低；mos方法同样也是二参数，计算量相对较小，但是表征信息量同样较少，不足以有效订正风速，因此，设计一种风速预报订正方法是很有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风速预报订正方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风速预报订正方法，订正参数为趋势参数、方差参数和均值参数，通过下述步骤进行订正：

1)通过函数式首先分别对观测风速和模拟风速时间序列去趋势：

2)计算新序列的均值和方差，并利用函数式对去趋势之后的模拟风速进行方差订正和均值订正，则得到订正后的模拟风速的时间序列具有和实况相同的均值和方差：

3)通过历史情况，确定参数，并将这些参数应用于预报结果的改善，从而使得模拟风速更接近于观测风速。

根据上述技术方案，所述1)式中，hr、hs分别表示观测风速和模拟风速的趋势，且序列的趋势利用最小二乘法计算得到。

根据上述技术方案，所述1)式中，i代表时间，x'r、x's为去趋势之后的时间序列。

根据上述技术方案，所述1)式中，xr、xs分别表观为测况风速和模拟风速。

根据上述技术方案，所述2)式中，x”s为订正后的模拟风速的时间序列。

根据上述技术方案，所述2)式中，a、σ分别表示对应序列的均值和方差。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结合动力预报和统计预报，提出新的风速预报方法；依托西北区域数值预报模式的模拟风速和风电场观测风速，基于历史资料构建二者函数关系，通过确定参数并将参数应用于预报结果的改善，从而实现风速预报订正，使得模拟风速更接近于观测风速；试验结果表明，该发明能够将风速预报误差由原来的40～50％降低至30％左右，绝对误差由2-3m/s降低至1.6m/s左右，从而满足风电场需求；本发明提出的技术方案表征参数有三个，信息量较大，并且计算速度显著高于以上两个方案，通过综合比较，本发明方法具有表征信息量大、订正结果准确、运行速度快、效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的订正前的风速对照图；

图2是本发明的订正后的风速对照图；

图中标号：1、观测风速；2、模拟风速。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种风速预报订正方法，订正参数为趋势参数、方差参数和均值参数，通过下述步骤进行订正：

1)通过函数式首先分别对观测风速和模拟风速时间序列去趋势：

2)计算新序列的均值和方差，并利用函数式对去趋势之后的模拟风速进行方差订正和均值订正，则得到订正后的模拟风速的时间序列具有和实况相同的均值和方差：

3)通过历史情况，确定参数，并将这些参数应用于预报结果的改善，从而使得模拟风速更接近于观测风速。

根据上述技术方案，在1)式中，hr、hs分别表示观测风速和模拟风速的趋势，且序列的趋势利用最小二乘法计算得到。

根据上述技术方案，在1)式中，i代表时间，x'r、x's为去趋势之后的时间序列。

根据上述技术方案，在1)式中，xr、xs分别表观为测况风速和模拟风速。

根据上述技术方案，在2)式中，x”s为订正后的模拟风速的时间序列。

根据上述技术方案，在2)式中，a、σ分别表示对应序列的均值和方差。

基于上述，本发明的优点在于，本发明订正参数为趋势参数、方差参数和均值参数，通过下述步骤进行订正：分别用xr、xs表观测况风速和模拟风速，则通过函数式首先分别对观测风速和模拟风速时间序列去趋势：

，函数式中hr、hs分别表示观测风速和模拟风速的趋势，序列的趋势利用最小二乘法计算得到，i代表时间，x'r、x's为去趋势之后的时间序列；进一步计算新序列的均值和方差，并利用函数式对去趋势之后的模拟风速进行方差订正和均值订正，则得到订正后的模拟风速的时间序列x”s具有和实况相同的均值和方差；函数式中a、σ分别表示对应序列的均值和方差，通过历史情况，确定参数，并将这些参数应用于预报结果的改善，从而使得模拟风速更接近于观测风速。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。