风轮高度阵风预报模型的验证和优化研究OA

【目的】阵风在风轮高度处(约90 m)的短时剧烈波动对风力发电的安全稳定运行有着重要影响,而传统基于地面高度观测(约10 m)修订的阵风模型对风轮高度处阵风的预测存在极大不确定性。【方法】基于此,系统性对比优化多种阵风算法模型,为风电场风轮高度阵风预报提供方法参考。为突破观测局限性,首先创新性地利用WRF(weather research and forecast model)大涡模型进行秒级百米尺度超高分辨率模拟再现某风电场风轮高度阵风的快速变化情况,并提供物理一致的三维空间数据,分别对基于湍流动能(TKE)算法和基于边界层风廓线外推的多种阵风模型展开评估,并提出融合改进方案。同时还基于长期观测讨论了上述三种模型在实际预报中的适用性和局限性。【结果】实验结果表明,风廓线模型相对较差,阵风预报误差与基准数据离散程度指标R^(2)为0.64,平均偏差为1.43 m/s;TKE阵风模型效果稳定,R^(2)为0.93,平均偏差为0.64 m/s;融合改进方案最为优良,R^(2)为0.94,平均偏差为0.12 m/s。【结论】融合改进方案可考虑应用于风轮高度阵风预报的实际业务中,但在极端天气下无法再现阵风变化的快速波动,需对极端天气条件下的阵风预报进行针对性考虑。