IEC的风机选型参数估算方法在中国的适用性研究

国际电工委员会编制的《风力发电机组设计要求》(IEC 61400-1)推荐了针对风电机组安全等级评估的极端风速和湍流强度特征值估算方法,因其简单便捷,在风电领域被广泛采用。利用全国风能资源专业观测网的193座测风塔观测数据,对IEC推荐的极端风速计算方法与我国规范推荐的基于极值I型概率分布方法进行比较,发现两种方法计算的193座塔70 m高度层50年一遇10 min平均最大风速,仅有7座测风塔较为一致,差异在±1%;IEC推荐方法的计算结果多数偏小,其中偏小10%以上的测风塔有121座,偏小30%以上的有44座测风塔,而偏大10%以上的只有9座测风塔;IEC方法计算的极值风速大幅度偏小的测风塔主要分布在台风影响的东南沿海地区,偏差较小的测风塔主要分布在西北和华北地形平缓区域,但同时偏大10%以上的测风塔也多分布在这一地区。以目前行业领域普遍采用的以15 m·s~(-1)风速的平均湍流强度作为风电机组选型指标,与严格按照规范,以15 m·s~(-1)风速段所有样本湍流强度的90%分位数处的值作为指标进行风电机组等级确定作对比,发现193座塔中有46座塔的选型是不安全的,甚至相差两个等级。     

广东省酸雨分布特征及其影响因素

根据广东省气象部门所属4个酸雨监测站10多年的资料,研究了广东省降水pH值、酸雨频率的时空分布特征及其影响因素.分析结果表明,广州、韶关和电白的酸雨频率都在56%以上,降水pH年均值小于4.9,汕头的酸雨虽然较轻,但降水pH年均值仍小于5.6,酸雨频率也达到31.7%.4个站均表现出春季降水pH值低、酸雨频率高的季节分布特征.近年来,广州、韶关、汕头的降水pH值变化不大,酸雨频率却呈上升趋势.广东酸雨的形成不仅与SO2排放量高、气溶胶酸化缓冲能力低有关,也与天气系统和气象条件有关.     

不同参数化方案对风预报效果影响个例研究

中尺度气象模式对风场的预报效果与参数化方案的适应性紧密相关.以内蒙古高原丘陵地形、江苏平缓的海陆交界地形2种典型下垫面试验风电场为模拟区域,分别用WRFV3.2 （Weather Research and Forecast Model）模式自带的6种物理过程参数化组合方案预报了2010年1月和7月两个风电场区域的风速和风向,对比分析了参数化组合方案差异对风场预报的影响.结果表明：①内蒙古试验区,边界层MRF方案描述的边界层结构较MYJ方案合理;微物理方案WSM3在夏季的风速预报能力优于WSM6,而冬季相反;复杂地形区域的风场预报需考虑陆面过程参数化方案,尤其是夏季降水发生后,陆面过程对于边界层结构的影响增大,选用Noah优于无陆面过程.②江苏试验区,边界层MRF方案描述的边界层结构较MYJ方案合理;1月陆面过程RUC方案优于陆面热量扩散和Noah;7月陆面热量扩散方案优于RUC和Noah.③风向预报6个方案的预报风向统计与实际记录风向统计有较好的一致性,风向概率分布相似,盛行风向一致且稳定.     

VALIDATION OF NEAR-SURFACE WINDS OBTAINED BY A HYBRID WRF/CALMET MODELING SYSTEM OVER A COASTAL ISLAND WITH COMPLEX TERRAIN

The results from a hybrid approach that combines a mesoscale meteorological model with a diagnostic model to produce high-resolution wind fields in complex coastal topography are evaluated.The diagnostic wind model(California Meteorological Model,CALMET) with 100-m horizontal spacing was driven with outputs from the Weather Research and Forecasting(WRF) model to obtain near-surface winds for the 1-year period from 12 September 2003 to 11 September 2004.Results were compared with wind observations at four sites.Traditional statistical scores,including correlation coefficients,standard deviations(SDs) and mean absolute errors(MAEs),indicate that the wind estimates from the WRF/CALMET modeling system are produced reasonably well.The correlation coefficients are relatively large,ranging from 0.5 to 0.7 for the zonal wind component and from 0.75 to 0.85 for the meridional wind component.MAEs for wind speed range from 1.5 to 2.0 m s-1 at 10 meters above ground level(AGL) and from 2.0 to 2.5 m s-1 at 60 m AGL.MAEs for wind direction range from 30 to 40 degrees at both levels.A spectral decomposition of the time series of wind speed shows positive impacts of CALMET in improving the mesoscale winds.Moreover,combining the CALMET model with WRF significantly improves the spatial variability of the simulated wind fields.It can be concluded that the WRF/CALMET modeling system is capable of providing a detailed near-surface wind field,but the physics in the diagnostic CALMET model needs to be further improved.     

重现期风速风压计算系统介绍

介绍“重现期风速风压计算系统”采用4种概率分布模型（极值Ⅰ型分布、韦布尔分布、皮尔逊Ⅲ型分布和对数正态分布）,计算工程抗风设计所需的重现期风速、风压等参数,同时给出剩余方差、柯尔莫哥洛夫拟合适度检验指标、拟合相对偏差等拟合优度指标,便于不同概率分布模型计算结果的对比分析。     

风电场风资源测量与计算的精度控制

根据多个复杂地形风电场观测操作实践和大量观测数据的计算分析,提出了对观测数据和计算质量精度控制的主要措施,包括:复杂地形测风站布设的5个原则,仪器的合理选型和设置;对由于测风仪固有的系统误差和缺测数据的插补订正可能引起的计算误差进行了定量估算,通过对大量实测数据的对比计算显示:①目前普遍采用的进口风速计的相对偏差在1.6%～5.25%之间,由此可导致轮毂高度附近的年平均风功率密度误差在5%以上,最大达13.8%;②在季风气候区、复杂地形和风的年变率较大的地区,进行缺测数据插补订正时,应选取同季或同一主导风向的数据作为插补订正的基础数据,否则可能导致其平均风功率密度相对误差达20%～50%.     

新旧观测标准统计的灰霾时空分布特征对比

通过对比分析新旧观测标准下广东灰霾时空分布特征,认为新标准下霾日的分布与变化较旧标准更为合理,进一步说明了广东霾日的变化趋势与广东的经济发展及大气环境质量的变化是相关的。建议：由于灰霾观测新标准中仍然存在需人为判断的区域,若在新标准中引入大气气溶胶浓度观测数据,从本质上将灰霾与轻雾和雾区分,将更加有利于灰霾的统计和分析,有利于标准的推广和普及。     

河南电网输电线路舞动的气象要素指标研究

利用2009—2010年河南省3次输电线路舞动过程的探空站资料和地面气象站观测资料,分析了输电线路舞动的气象要素特征,得出输电线路舞动的气象要素指标:(1)700~850 hPa存在≥0℃的暖层,其下存在0℃的冷层。(2)700 hPa以下空气接近饱和,温度和露点温度的差值≤2℃。(3)地面温度-4~1℃,风速≥3 m·s~(-1),相对湿度≥70%。利用1998年至今的探空数据和地面气象站观测数据,以及2015年11月至今的模式数据,对上述指标进行了检验。最后以2015年11月22—24日河南电网的舞动过程为例,采用上述指标绘制了舞动分布图,发现利用该指标预报的舞动格点涵盖了电网实际监测到的发生舞动的杆塔,该指标具有一定的适用性。     

基于MODE对模式预报强风风场的检验分析

基于专业气象服务领域十分关注的模式强风预报性能的客观检验和致灾性强风预警服务效果的合理性判别问题,利用一次强风过程对电网专业气象预警服务效果的检验示范,探讨基于目标(面向对象)的诊断检验方法(Method for ObjectBased Diagnostic Evaluation,MODE)对强风事件检验的适用性。通过对强风空间检验的各个关键参数的选择确定、匹配分析,发现:(1)MODE检验的卷积半径、诊断量权重和匹配阈值等参数的选择,将影响检验目标的适度聚焦和误差表达的客观性,因此需要综合考虑预报和实况场的水平分辨率、用户对该类强天气预报误差的空间和时间冗余度等;(2)MODE检验可较好地量化给出模式预报的整体效果,包括:强风落区的范围大小和位置偏差、强风过程的时间相位差等,从而可量化判别出模式在各个时刻的空报和漏报区域以及对强风过程移动速度和生命周期长度的预报性能。     

不同天气条件下脉冲激光风廓线仪测风性能

将2012年5月21日-8月16日广东省湛江市东海岛气象观测站内脉冲激光风廓线仪WINDCUBE V2与气象站内的100 m测风塔进行同步观测试验,在经过观测数据同步性调整、有效性检验和代表性样本筛选基础上,分大小风和有无降雨天气过程,对杯式测风仪、超声风速仪与激光风廓线仪的同步测风数据进行比较,结果显示:脉冲激光风廓线仪与杯式测风仪测量水平风参数的相关性较好,10 min平均风速、风向的线性拟合度均大于0.99,3 s阵风风速的拟合度大于0.96,湍流强度的拟合度大于0.67,风速标准差的拟合度大于0.79;大风情况下,激光风廓线仪对风参数的测量效果更佳。无降雨情况下,激光风廓线仪的测量效果较降雨时略好,10 min降水量小于15 mm的降雨对这款激光风廓线仪的风速、风向、湍流强度、3 s阵风风速的测量没有显著影响,对风速标准差有一定影响。当水平风速增大和有降雨时,激光风廓线仪对垂直速度的测量效果欠佳。该对比分析可为激光风廓线仪观测数据的可靠性提供参考。