基于短期历史资料的风能预报中风速误差循环订正新方法

风电场风能预报的准确性对于风力发电在并网过程中的稳定性有很大影响,提升风能预报水平能够有效减轻电网并网压力、降低经济运行成本。基于历史资料提出一种可快速更新的风速预报误差订正方法,该方法利用甘肃省风电功率预报系统的风速预报结果并结合实况资料对模拟风速的趋势、均值、方差进行订正,并应用于甘肃省内3个风电场(黑崖子、马昌山、南湫)的风速预报误差订正。结果表明:订正前风速的平均误差为2~3 m·s~(-1)、订正后为1~2 m·s~(-1),误差率改善17%~23%,本研究为风速误差订正提供了一个新思路和新方法。     

气象大数据结合行业需求精准服务

<正>交通气象服务向精细化和风险预警转变,跟踪服务公众出行。研发改进高速公路交通精细化气象要素预报指导产品对试点省份、试点高速公路运行一天两次的精细化路段预报。开发并应用全国公路气象灾害监测预警服务系统基于地面交通气象站的观测资料,利用3D-GIS构建国家级交通气象监测预警信息实时显示平台,应用于导航、物流在内的多个领域。     

舟山跨海大桥一次强冷空气过程的精细化风场模拟

以NCEP FNL再分析资料作为初始场和边界场,利用TAPM模式对2015年11月2427日发生在舟山跨海大桥的一次强冷空气大风过程进行水平分辨率300 m×300 m的数值模拟试验,并采用大桥上的道路气象站观测资料进行误差检验,分析此次大风过程中舟山跨海大桥各路段的横风分布特征。结果表明TAPM模式对于此次大风过程的舟山跨海大桥桥面风速、风向以及横风风速都具有较好的模拟能力,且模式对于过程最大风速的模拟一致性较好,但陆地站点风速模拟值存在偏大的现象。此次冷空气大风影响过程中,金塘大桥中段、西堠门大桥东段以及甬舟高速册子岛段东段为强横风的主要影响路段,横风风速大于11 m·s~(-1),6级以上的强横风影响时间达33 h以上。而桃夭门大桥到舟山路段虽然过程平均风速较高,但横风影响较弱,横风风速仅为2~7 m·s~(-1)。值得注意的是,甬舟高速金塘岛段自东向西的弯道路段以及桃夭门大桥转向册子岛的弯道路段口,会存在横风突然增大的风险,极易对安全行车造成不利影响。     

基于CIMISS全国精细化格点预报业务数据环境系统设计与实现

随着精细化预报业务不断发展,迫切需要建立支撑国省网格预报实时同步、协同一致的全国精细化格点预报业务数据环境。本文分析了精细化预报业务的特点,阐述了基于全国综合气象信息共享平台(CIMISS)的精细化格点业务数据环境的系统架构、数据流程、核心功能及相关技术实现。业务运行结果表明,数据环境实现了国省间格点预报实时同步和共享,有效支撑了预报产品的及时订正和发布,保证了国省格点预报一致性。     

T639预报气温产品误差分析与订正

由于T639数值预报模式对具体区域预报有一定偏差,为了更好的利用该模式做出山东即墨本区域各自动站气温预报,制定订正方法,将订正方法运用到实际业务中,推广到相关单位,提高气温预报准确率,本文利用2013年1月至2015年12月山东省即墨市8个区域自动站的最高(低)气温实况和对应的T639数值预报24小时2m气温预报产品进行了日最高(低)气温的预报准确率、相对误差分析,并结合风向风速预报结论和地形分区,运用综合订正、季节订正、风向订正和风速订正4种误差订正方法,在对比检验的基础上,得出如下结论:在4种订正方法中,预报准确率最高为综合订正方法。     

BP神经网络方法对T639模式集宁站风速预报的订正

文章利用2011年2月至2012年4月T639模式的10m风速预报及集宁气象站实测风速资料,采用双隐含层的人工神经网络模型建立了模式预报订正模型,对该站2012年5—7月的模式风速进行了订正并对其效果进行检验。结果表明,经人工神经网络订正后,风速预报比T639模式预报有了明显改善,3个月的平均Vs评分由77.8增加到87.4。     

长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统的设计与实现

为满足长江上游流域梯级水利枢纽的运行生产对精细化气象服务的需求,设计研发了长江上游流域数值预报产品误差分析与订正系统。该系统实现了长江上游流域内T639、欧洲、日本等数值模式预报产品及实况的实时收集处理和误差统计对比分析,提供了降水和数值预报天气形势场的自动客观订正产品,同时通过图形化界面的预报产品主观订正平台,实现了长江上游降水预报产品的制作输出以及各类误差分析数据的统计查询、对比显示,为综合有效的利用多种预报产品开展流域高质量、精细化的预报业务提供了支撑。该系统已在三峡梯调通信中心投入业务运行,运行情况表明该系统运行稳定、操作方便,具有较好的订正效果,在流域强降水天气过程的预报服务中发挥了重要作用。     

大风精细化预报及对动车安全影响

以2014—2017年新疆铁路强风区逐小时风速监测资料为基础,开展了基于EC细网格二次建模和上游指标站2种大风精细化预报方法研究,结合铁路部门、科研院所、气象部门联合在新疆开展的11次大风环境下动车组行车安全试验,建立起一套将大风精细化预报和大风环境下动车安全试验紧密结合的服务应用模式,该模式在兰新客专线大风条件下动车组行车安全试验的前期准备、进度安排、试验计划修订以及现场运行试验的全过程中起到了关键决策作用,也可满足行车调度和防灾应急指挥对气象信息的特殊需求。     

汉江流域(陕南段)水文气象服务系统介绍

详细介绍了陕西省安康市气象局搭建的汉江流域(陕南段)水文气象服务系统,该系统利用气象、水文等相关数据,基于精细化预报技术和水文气象模型,从自动化水文气象监测网建设、精细化水文气象预报、水文气象服务、三维仿真化模拟四个方面进行设计,采用人工智能(AI)、大数据(big data)和云计算(cloud computing)技术。该系统为汉江流域陕南段气象水文的监测预报和防汛抗旱气象服务,特别是各大中型水库防汛调度和蓄水发电,提供了精细化的预报服务产品和科学化的应急策略,提高了汉江流域(陕南段)水文气象服务的能力和水平。     

基于ELM的风电场短期风速订正技术研究

风速预测是风电场风功率预测的基础,其准确度严重影响着风电场的运行效率。为了提高短期风速预测的准确性,本研究采用了WRF中尺度数值模式,对我国东部沿海某风电场的风速进行预报。在此基础上,利用极限学习机算法(ELM)对WRF模式预报的风速进一步订正。实验结果表明,WRF模式对风速、风向等气象要素有着较好的回报效果,利用ELM算法对WRF模式预报风速进行订正后,预报风速的误差进一步减小,相对均方根误差和相对平均绝对误差降低了20%～30%。与其他的智能算法(BP神经网络、SVM算法)对比分析后得出,ELM算法对WRF模式预报风速具有较好的订正效果,能够有效提高风速预报准确率。     

精细化预报订正平台设计

在精细化预报订正平台特点及需求分析的基础上,阐述了精细化预报订正平台的设计思路、流程结构和主要功能.该平台在合理划分预报制作相似区的基础上,以预报制作相似区内订正点与关联点之间各预报要素关联关系为依据,以精细化气象要素客观预报产品或上级指导预报产品为预报蓝本,通过文本、图形两种修改方式,完成对高时空密度、多预报要素值的修改订正.为开展精细化预报业务,实现国家、省、地(市)三级预报部门逐级指导、属地订正业务流程提供了技术支撑.     

精细化暴雨监测预报及风险预警系统的开发与应用

近年来,极端天气频发,气象灾害增多且强度和影响程度不断加大,对经济社会发展和人民生命财产安全构成严重威胁。针对气象灾害监测预警工作中的不足,设计了精细化暴雨监测预报及风险预警系统。该系统采用B/S方式设计,依托省级CIMISS数据环境及现有的各类预报产品,建成当地数据支撑子系统,实现了暴雨精细化预报预警以及次生灾害预警、信息发布等功能。目前该系统已投入业务运行,有效提高了气象部门业务人员的工作效率,体现了浙江气象现代化建设成果。     

兰州铁路防洪指挥气象预警服务系统

介绍了兰州铁路防洪指挥气象预警服务系统的结构设计、数据流程、系统特点、功能研究成果。该系统利用网络技术,为兰州铁路局防洪指挥提供高效、优质、及时的服务平台。系统提供实时气象资料查询72h站点精细化预报、每日3次线路预报、中期预报及沿线管界图、灾害库等资料信息。另外,统计分析了2002～2007年历年兰州铁路局水害的详细资料及气象资料后,分别给出了铁路沿线的水害时空分布特征及不同降水类型、量级影响下发生水害的特征,建立了5级预警等级,并以此为基础分别为15段铁路线路发布铁路水害预报预警信号。     

相似误差订正方法在风电短期风速预报中的应用研究

为降低风电场短期预报风速误差,减少风电场短期风功率偏差积分电量,提高风电场发电功率预测准确率,分季节研究了相似误差订正方法对ECMWF单台风机预报风速的订正效果。结果表明:相似误差订正后不同风机预报风速的误差差距减小;预报风速的平均绝对偏差和均方根误差明显降低,其中夏季和秋季华能义岗风电场两个指标降低幅度均超过0.1 m/s、会宁丁家沟风电场均超过0.2 m/s;订正风速削减了原始预报的极值,可反映大部分时段实况风速3 h内的趋势变化,个别时段订正风速与实况趋势相反;订正后预报风速在风功率敏感区的平均绝对偏差明显降低,华能义岗风电场四季降低幅度在0.112~0.242 m/s之间、会宁丁家沟风电场四季降低幅度在0.131~0.430 m/s之间,有效降低了原始预报误差带来的短期风功率偏差积分电量扣分值;订正风速较原始预报更多分布在风功率敏感区。该方法实际应用灵活,对提高风电场短期预报风速准确率有可观的效果,并可有效减少短期风功率偏差积分电量考核。      

复杂地形下高精度风场融合预报订正技术在冬奥会赛区风速预报中的应用研究

几乎所有的数值预报模式都存在系统偏差.虽然目前利用统计订正方法降低个别站点的风速偏差已经取得了一些成功,但基于站点的订正具有空间局限性,仍迫切需要基于格点开展复杂地形下高精度风场的融合预报偏差订正.本研究提出了一种复杂地形下北京冬奥赛区不同海拔高度高精度风场的融合预报订正技术.首先利用冬奥山地赛区及周边133个自动气象...     

基于WRF模式的元江羊岔街风电场功率短期预报实验

该文尝试用中尺度气象模式WRF、边界层地形订正方法对预报结果进行资料同化,结合风机功率历史数据进行风速预报,并输出风机未来24 h内逐15 min的风功率预报结果。分析对比三步预报方法的风速预报结果和风功率预报结果,检验相关性系数、平均绝对误差和均方根误差后,得出结论进行离群值修正后的预报结果满足超短期4h和短期预测月均方根误差要求,可以投入业务运行,下一步实验可以加入各种数学模型进行再订正,风功率预报结果会进一步提升。     

概率密度匹配方法在我国近海海面10 m风速预报中的应用

海面风速对航运及海上生产作业影响重大,但数值模式对于海面的风速预报仍存在较大误差。为降低数值模式海面10 m风速预报的系统性误差,提高海上大风预报准确率,基于2017—2019年中国气象局地面气象观测资料对ECMWF确定性模式的10 m风场预报结果进行检验评估,并采用概率密度匹配方法对模式误差进行订正。分析结果表明,概率密度匹配方法可有效地改善数值模式10 m风速预报的系统性误差,订正后风速在各个预报时效和风速量级的平均误差均较订正前有所降低。对于大量级风速的预报,经概率密度匹配方法订正后的风速预报的漏报率可减少10%以上。订正后12 h预报时效的8、9级风速预报的平均绝对误差分别由4.15 m/s、5.61 m/s降低至3.12 m/s、4.08 m/s,120 h预报时效的8、9级风速预报的平均绝对误差由7.38 m/s、9.35 m/s减小至6.46 m/s、8.07 m/s。在冷空气、台风大风天气过程中,基于概率密度匹配方法订正后的风速与实况观测更接近,能够为我国近海洋面10 m风速的预报提供更准确的参考。      

局地资料同化在2008青岛奥帆赛风场预报中的应用

基于PSU/NCAR中尺度大气数值模式MM5,分别采用Cressman逐步订正和牛顿张弛逼近的同化方法将青岛地区自动气象站、浮标站、边界层风塔、风廓线雷达、新一代Doppler气象雷达VAD风资料同化进模式,建立了一个青岛及周边地区资料同化预报系统,用于2008年青岛奥帆赛赛场风场精细化预报。统计分析表明,2008年8月9—21日比赛期间模式预报浮标A、B、C和D的风速平均绝对误差为1.6m.s-1,风向平均绝对误差为38°。分析指出,此预报模式系统能够为奥帆赛场提供精细化的风场预报产品,详细刻画青岛近海海面风场分布特征,为预报员的预报提供一种预报依据。     

WT模型在山区高速公路风预报订正中的应用

利用2001—2020年河北省142个国家气象站逐日最大风速资料分析了近20年河北风速变化背景。择选2021年2—5月张家口、崇礼区域日极大风速13.9 m/s以上、日10 min平均风速最大值8 m/s以上的30个代表日，运用张承高速公路沿线崇礼国家气象站、南窝铺及场地2套区域气象站、高家营及西湾子2套交通气象站的逐分钟风向风速观测资料，ECMWF数值模式输出的地面10 m风预报资料，以及3″分辨率的SRTM3地形资料，应用Meteodyn WT模型对张承高速公路沿线2个解域区域内的风预报结果进行了订正和检验。结果表明：WT模型输出风速与实际观测风速相关系数可达0.6225并通过0.001显著性检验，各代表站模拟的结果与实况的误差80%以上在±2 m/s之间，地形开阔处误差明显减小；风向也表现出很高的一致性。说明应用WT模型对山区高速公路沿线风数值预报进行订正是可行的，各地可结合本地地形数据以及相对稳定可靠的风的数值预报产品作为WT模型的驱动数据源，开展本地山区高速公路沿线风的订正应用。     

用于风电场功率预测的逐时风速预报

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15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.