數(shù)值天氣預(yù)報(bào)在風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

　　4.4 風(fēng)速與發(fā)電量的對(duì)應(yīng)關(guān)系式
　　經(jīng)過以上的分析計(jì)算，理論上拋開風(fēng)電機(jī)組性能變化等因素外，單從氣象角度分析，基本可以得出平均風(fēng)速5 m/s–11m/s（60 m 高度風(fēng)速）之間（小于4.5 m/s 發(fā)電量為0，大于11 m/s 發(fā)電量為每小時(shí)2000kW·h）風(fēng)速與發(fā)電量的分析預(yù)報(bào)關(guān)系式：W=Wi（1+Yd）
　　其中：Wi 為各風(fēng)速段平均發(fā)電量值（表4）
　　Yd 為各風(fēng)向在平均發(fā)電量上的增減系數(shù)（表5）

表4 各風(fēng)速段平均發(fā)電量值（ 單位：kW·h）

表5 各風(fēng)向在平均發(fā)電量上的增減系數(shù)

　　4.5 10m與60m高度平均風(fēng)向風(fēng)速對(duì)比分析
　　利用2004 年洋口港測(cè)風(fēng)塔所測(cè)得的10 m 與60 m 高度平均風(fēng)向風(fēng)速資料（該測(cè)風(fēng)塔距風(fēng)電場(chǎng)最近的風(fēng)電機(jī)組只有3km，距6# 機(jī)組5 km，測(cè)風(fēng)區(qū)域的地形地貌特征和風(fēng)電場(chǎng)相同）及2008 年風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙自帶測(cè)風(fēng)儀所測(cè)60 m 高度風(fēng)速資料與本站設(shè)立在海邊的中尺度站測(cè)風(fēng)資料進(jìn)行對(duì)比分析，所得出的結(jié)果是如東風(fēng)電場(chǎng)10 m 與60 m 高度換算系數(shù)是V60=V10×1.30。此結(jié)果較常規(guī)理論上海平面風(fēng)速隨高度變化曲線系數(shù)大，其主要原因是如東風(fēng)電場(chǎng)緊靠海邊，且在海堤內(nèi)，特別是工業(yè)園區(qū)內(nèi)的建筑群不斷增多，地面的粗糙度變大。
　　5 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量預(yù)報(bào)
　　利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)（numerical weather prediction），可以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)是根據(jù)大氣實(shí)際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計(jì)算機(jī)作數(shù)值計(jì)算，求解描寫天氣演變過程的流體力學(xué)和熱力學(xué)的方程組，預(yù)測(cè)未來一定時(shí)段的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法。
　　數(shù)值天氣預(yù)報(bào)與經(jīng)典的以天氣學(xué)方法作天氣預(yù)報(bào)不同，它是一種定量的和客觀的預(yù)報(bào)，正因?yàn)槿绱耍瑪?shù)值天氣預(yù)報(bào)首先要求建立一個(gè)較好的反映預(yù)報(bào)時(shí)段的（短期的、中期的）數(shù)值預(yù)報(bào)模式和誤差較小、計(jì)算穩(wěn)定并相對(duì)運(yùn)算較快的計(jì)算方法。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)而言，電力調(diào)度主要關(guān)心的是未來24 小時(shí)和48 小時(shí)的發(fā)電量，屬于短期的預(yù)報(bào)時(shí)段，目前，我們接收并利用的48 小時(shí)內(nèi)地面風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品有T639 數(shù)值預(yù)報(bào)、日本數(shù)值預(yù)報(bào)、美國數(shù)值預(yù)報(bào)和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)等預(yù)報(bào)模式。經(jīng)過我們一段時(shí)間的使用，對(duì)比分析幾家的數(shù)值預(yù)報(bào)模式，均與實(shí)際風(fēng)速有出入，T639 和美國的數(shù)值預(yù)報(bào)中風(fēng)場(chǎng)格點(diǎn)密度不大，江蘇MM5 風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)風(fēng)速偏大，日本的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)風(fēng)速偏小。為此，經(jīng)過反復(fù)比對(duì)、論證、篩選，最終選定將日本數(shù)值預(yù)報(bào)中地面風(fēng)場(chǎng)的格點(diǎn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品結(jié)合起來使用。
　　選取日本地面風(fēng)電場(chǎng)預(yù)報(bào)中東經(jīng)122.5°，北緯32.5°的格點(diǎn)預(yù)報(bào)值和江蘇MM5 地面風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)格點(diǎn)中東經(jīng)121°，北緯32.5°格點(diǎn)預(yù)報(bào)值作為我們的風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)值，兩個(gè)格點(diǎn)離我們風(fēng)電場(chǎng)很近，也基本表示了風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)向風(fēng)速變化。日本格點(diǎn)預(yù)報(bào)為6 小時(shí)一個(gè)時(shí)間段，而江蘇MM5 格點(diǎn)預(yù)報(bào)為每小時(shí)一次，因此，我們將MM5 產(chǎn)品插入日本格點(diǎn)預(yù)報(bào)的中間，2 時(shí)、8 時(shí)、14 時(shí)、20 時(shí)正點(diǎn)時(shí)兩者的預(yù)報(bào)值不一致時(shí)以日本格點(diǎn)預(yù)報(bào)為準(zhǔn)，且平滑掉正點(diǎn)前后時(shí)次的預(yù)報(bào)值，這樣可以綜合兩家數(shù)值預(yù)報(bào)值，且有了每小時(shí)的風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)值。此時(shí)預(yù)報(bào)值只是表示了地面10 m 高度風(fēng)向風(fēng)速值，然后我們用上面分析出來的1:1.30 的比例關(guān)系，將地面風(fēng)速值換算成60 m 高度值。
　　6 發(fā)電量擬合與試報(bào)
　　6.1 擬合情況
　　　選用2008 年3 月到5 月日本數(shù)值預(yù)報(bào)和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)中地面風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)向風(fēng)速預(yù)報(bào)值，使用以上發(fā)電量分析預(yù)報(bào)關(guān)系式進(jìn)行發(fā)電量擬合，24 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30% 的樣本占71% ；誤差達(dá)30% 到50% 的占了21%，預(yù)報(bào)值比實(shí)際發(fā)電量偏少的占52%，偏多的占48% ；嚴(yán)重偏離的，就是預(yù)報(bào)值多而實(shí)際發(fā)電量少，或者預(yù)報(bào)值很少而實(shí)際發(fā)電量多的情況占8%。48 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30% 的樣本占65%，誤差超過30% 的樣本占35%。
　　6.2 試報(bào)
　　選用2009 年8 月和9 月的日本數(shù)值預(yù)報(bào)和江蘇MM5 數(shù)值預(yù)報(bào)值，使用發(fā)電量分析預(yù)報(bào)關(guān)系式對(duì)8 月和9月的發(fā)電量進(jìn)行了試報(bào)：24 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30%的預(yù)報(bào)日占70% ；誤差達(dá)30% 到50% 的占了20% ；預(yù)報(bào)值比實(shí)際偏多的占51%，偏少的占49% ；預(yù)報(bào)嚴(yán)重偏離的占了10%。48 小時(shí)發(fā)電量預(yù)報(bào)誤差小于30% 的預(yù)報(bào)日占63%，誤差超過30% 的預(yù)報(bào)日為37%。
　　6.3 誤差原因分析
　　分析預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不高的原因有以下幾種：一是對(duì)于每次天氣系統(tǒng)到達(dá)本地的時(shí)間，數(shù)值預(yù)報(bào)或多或少有幾個(gè)小時(shí)的誤差，造成前多后少或前少后多，有時(shí)把連續(xù)兩天或三天的預(yù)報(bào)值合計(jì)與實(shí)際發(fā)電量比起來誤差就小多了；二是系統(tǒng)影響程度的預(yù)報(bào)有誤差，有時(shí)偏大有時(shí)偏?。蝗窍到y(tǒng)控制本地的時(shí)間長短預(yù)報(bào)有誤差。