适合云南地区风功率预测的数值天气预报系统研究

为了探寻适合云南地区风功率预测的数值天气预报系统,利用 GFS 资料为中尺度模式 WRF提供初始场和边界条件,评估了不同模式分辨率、参数化方案对云南地区风速模拟结果的影响。结果表明: 对于云南地区,3 km 分辨率风速模拟效果总体上优于 9 km 分辨率; 不同参数化方案对于风速模拟效果影响较大,其中第 3 套参数化方案( 长波辐射方案选用 Earth Held － Suarez,短波辐射方案选用 RRTMG,陆面过程选用 Noah,积云对流方案选用 Kain － Fritsch,行星边界层方案选用 YSU) 为云南地区的最优化方案,其模拟结果与观测资料均方根误差最小( 区域平均均方根误差约为 1. 67 m / s,17 个观测站点平均均方根误差约为 3. 30 m / s) 。进一步结合功率预测模型分析表明,较优的分辨率 －参数化组合方案可以提升云南地区风电场功率预测合格率达 9. 68% ～ 38. 71% 。研究成果对提高云南地区风电场功率预测水平、制定合理消纳风电计划具有一定的指导意义。     

基于TOPSIS的长江上游流域降水模拟与预报研究

为研究长江上游流域高精度的短期降水模拟和预报,优选适宜于流域的WRF模式参数化方案组合,构建了模式中不同微物理过程、陆面过程和积云参数化方案组合,建立了包含平均绝对误差、布莱尔评分、TS评分和合格率多个指标的定量综合评价体系,提出了基于TOPSIS多属性决策的最优参数化方案优选方法,并在长江上游流域选取了4场典型强降雨过程进行模拟分析。研究结果表明:在长江上游流域采用微物理过程WSM3方案、陆面过程Noah方案、积云参数KF方案条件下,WRF模拟降水与实测降水的空间分布和降水量级更为相符。     

基于WRF的北京副中心强降水模拟

以北京副中心北运河生态带、城北、河西和两河片区为研究区,选取典型强降水过程,基于新一代中尺度天气研究和预报模式（weather research and forecasting model,WRF）,通过对物理参数化方案的优选,构建适用于北京副中心的数值天气模型。通过区域大气模式可以实现定量降水模拟与预报,为缺乏降水资料地区的相关研究提供数据支撑。研究结果表明：不同参数化方案的模拟结果差异较大,积云参数化方案对研究区强降水模拟效果的影响最大;当云微物理过程取WRF Single-Moment 5-class方案,积云对流过程取Grell-Freitas方案,行星边界层过程取Yonsei University方案,长、短波辐射过程取newer version of the Rapid Radiative Transfer Model方案,表层取Revised MM5 Monin-Obukhov方案,陆地表面取Noah land surface model方案,城市表面取Urban canopy model方案时,模拟结果最优。     

基于大气、陆面与水文耦合模式在辽河流域径流的模拟研究

本文结合以往研究成果从大气、水文两学科角度出发利用快速汇流模式RAPID、公用路面模式CLM3.5以及大气陆面同化系统XJLDAS,对辽河流域径流过程进行了模拟分析。研究表明:辽河流域的径流可利用大气、陆面与水文耦合模式进行较好的模拟预测,研究流域径流量因陆面参数化选取等因素作用而表现出一定的偏差;径流汇流实测结果与陆面模式模拟分析存在偏差。为此,在进行大尺度水文模型模拟时应结合研究区域地理特性进行相应模式优化,以此实现大尺度径流过程最大限度的真实模拟。     

DDRM模型在渠江流域的应用研究

为了进一步探究分布式水文模型(DDRM)的适用性,基于渠江流域的数字高程模型(DEM),提取了研究区域的边界、河网水系,计算了研究区域的地形指数;然后采用基于DEM的DDRM模型进行流域降雨-径流过程模拟,并用确定性系数、洪峰相对误差、峰现时间误差等对DDRM模型的模拟精度进行了评价;同时,对比分析了不同DEM栅格分辨率(1 km和2 km)对模型模拟精度的影响。结果表明:基于上述2种分辨率的DDRM模型在渠江流域降雨-径流模拟中均取得了较好的模拟效果,其中基于1 km栅格的DDRM模拟精度略优于2 km栅格。DDRM模型结构简单,参数较少、物理过程明确,而且能够模拟流域土壤含水量和径流量的空间分布,可为缺资料地区水文模拟提供一种新的方法。     

南水北调西线工程水源区水资源及其演变规律

该项目研究以南水北调西线工程水源区为研究区域,在“自然-人工”二元水循环演变理论指导下,提出“天地-体化”立体水资源监测方案,并构建物理机制统一的区域水循环气-陆耦合模型,实现水循环的大气过程、地表过程、土壤过程和地下过程的整体模拟和动态监测;以此为支撑,构建基于“气-陆”耦合模式的水资源评价技术．以大气水汽通量评价为基础,进行全口径、层次化、动态水资源评价。     

复杂地形区域近地层风场的WRF模拟研究

风能资源评估是风能开发利用的关键环节之一,它是制定风能规划、风电场选址和风电功率预测的重要基础。本文采用WRF中尺度大气模式对湖南省湘西自治州某风电场区域进行高分辨率数值模拟,模拟时间为2011年5月19日8∶00—5月24日8∶00,采用4层嵌套结构,最内层水平分辨率为1 km×1 km,并将模拟结果中的小时平均风速(10 m、50 m、70 m)、温度和压强与实测数据进行对比分析。研究结果表明,应用WRF模式对复杂地形区域进行值模拟,不但可以对风速、温度和压强进行较好地模拟,还能刻画出复杂地形局地风场特性。为风能资源评估提供了一种可行的评估手段。     

陆面过程参数化方案研究综述

陆面过程的参数化方法是大气物理学家研究的重点，也是水文学家越来越关注的问题。在大量资料基础上，叙述了大气环流模式（ＧＣＭ）陆面过程参数化方案的一般问题及其发展历程，分别阐述了水桶模式，ＥＡＲＴＨ模式、ＩＳＢＡ模式和ＳｉＳＰＡＴ模式；地在陆面过程参数化方面的研究状况，我国参与了国际地圈生物计划（ＩＧＢＰ）和全球能量与水分循环的研究，特别是在陆面过程的参数化研究方面，提出了一些有价值的土壤－植物－大气     

基于全国50km×50km网格的大尺度陆面水文模型框架

基于陆面物理过程模型VIC及中国内陆50km×50km分辨率网格,建立了大尺度陆面水文模型框架,生成了网格植被参数库和土壤参数库,完成了740个气象站点降水及温度数据在全国50km×50km格网上的插值。该模型考虑了陆气间的水分和能量平衡,径流机制同时考虑蓄满产流、超渗产流及土壤性质的空间非均匀性。利用所建立的模型框架对处于半干旱区的渭河部分子流域进行分析,结果表明所建模型框架具有一定的合理性和适应性。     

WRF参数化方案与初始场对闽江流域暴雨模拟的敏感性研究

数值模式作为目前最主要的天气预报手段之一，已经广泛应用于极端降雨等强天气过程的预警和预测。在实际预报业务中，数值模式受初始场、边界条件、参数化方案等影响，难以进行长时间精准预报。基于新一代中尺度数值天气预报模式WRF(The Weather Research and Forecasting Model),交叉组合16套微物理过程和积云对流参数化方案，对闽江流域2021年5月17—24日的一场连续性暴雨过程进行敏感性对比模拟。结果表明，WRF模式基本可以再现本次降雨过程的时空分布特征，但明显高估了暴雨中心的强度和范围，EXP9(Lin-NT组合)整体表现较优。对于初始场质量敏感性试验，基于最优参数化方案组合的模拟结果表明，ERA5(The Fifth-generation Atmospheric Reanalysis of the European Center for Medium-Range Weather Forecasts)对各个量级降雨模拟效果均相对较好，与观测数据的时空特征最吻合，其次为GDAS/FNL(Global Data Assimilation System/Fina...     

提升风电场响应效能的混合储能最优经济配置

在风力发电补贴越来越低,未来更可能取消补贴且电力市场辅助服务越来越完善的情况下,提出了一种以风电场AGC辅助服务性能与整体收益为目标的混合储能系统配置方法。首先,基于华北地区的两个细则,分析了AGC辅助服务的考核指标。然后,采用充放电次数限制少、充放电功率高的全钒液电池与成本低廉、容量较大的铅酸电池组成的混合储能系统,提出基于AGC服务性能指标和发电量有效上网率的响应效能指标,更好的反映加入储能系统的效果,并制定了储能系统充放电响应及SOC状态强制回归策略。基于计算效率高、全局收敛性能好的混沌蚁群算法,通过建立储能系统的成本子模型、风电场AGC服务收益及增加有效上网电量收益子模型,构建了以日收益最大为目标的优化配置模型。最后,通过计算某风电场储能系统的最优经济配置,分析了加入储能前后的响应效能与收益。结果表明:最优经济配置方法合理有效,加入储能系统后提升风电场约30%的综合性能收益。研究成果对未来风电场合理配置混合储能系统具有较大参考价值。     

WAsP软件在贵州四格风电场风资源评估中的应用分析

风力发电以其可再生、无污染等优点已经越来越受到重视.风能资源评估是风电场开发建设的前提和基础性工作,目前,WAsP软件作为风能资源评估的电量计算软件得到了广泛应用.现以具有复杂的地形的贵州四格风电场对WAsP软件适应性进行了分析.     

峡谷风电场工程微观选址技术研究

分析了峡谷风电场风速相关性、风速垂直和水平切变、湍流强度等风能资源主要特性,提出了峡谷风电场微观选址程序和方法,指出了峡谷风电场微观选址可能的受制约因素并给出了风电机组与主要障碍物最小建议距离。经工程案例分析结果验证该设计方法基本可行,对同类风电场微观选址设计具有一定的借鉴参考价值。     

云南山区风能资源观测数据订正方法初探

云南省地处青藏高原的东南部，属山地高原地形，山区面积占全省土地总面积的94％，其风能资源主要由风速的地形效应形成，风能资源较为丰富的地区一般位于海拔较高的山地。风能资源评估中，对于验证后的测风数据，须根据风电场附近气象站等长期测站观测数据，用相关分析的方法将其订正为一套反映风电场长期平均水平的代表性数据，要求长期测站与风电场现场测风数据的相关性较好，且长期测站与风场应具有相似的地形条件，方能用于数据订正。但在地形起伏较大、气象站点往往位于坝区且分布相对稀少的云南省，难以达到以上要求，风速相关系数都偏低，数据订正工作面临着很大的困难。本文针对这一情况，结合建设中的大风坝风电场，立足于大量的合理性分析，对数据订正方法进行了初步探讨。     

河谷局地气象场的WRF模式边界层方案敏感性分析

在河谷局地气象场对泄洪雾化的影响研究中,不同边界层方案的模拟效果并不明确,需要对边界层方案进行敏感性分析。使用WRF模式获取河谷地形的局地气象场,选择RMM5近地面层方案并搭配使用8种边界层方案进行对比分析。研究表明:风速受到河谷地形的影响,模拟效果不够理想,可耦合小尺度数值模式以提高其模拟效果;WRF能模拟河谷地形的狭管效应、风速增大以及风向逐渐偏向河谷方向,压强和温度的模拟效果较好。综合各气象要素的模拟结果,YSU和MYNN2边界层方案的模拟精度较高。该方法对泄洪雾化效应和水库环境水文气象效应研究具有参考价值。     

招远夏甸风电场风能评估及微观选址问题分析

近年来,国内的风电开发处于蓬勃发展的阶段.风电开发与地理环境、风力资源分布情况密切相关,风能评估、微观选址工作是风场建设初期最重要的工作内容之一.文章主要结合国内风电场建设特点,对招远夏甸风电场开发、建设过程中风力资源和微现选址过程中的问题进行分析,为以后的风电项目建设积累经验.     

垂直坡度地形风电场的风资源特性研究

为了准确评估垂直坡度地形风电场的风资源特性,选取了风电场内两个具有代表性的位置进行现场测风,对测风数据进行综合对比分析表明,如果来流风向上存在垂直或近似垂直的坡度地形,会对坡顶边缘位置的风速和湍流产生不利影响,而随着向腹地的深入,不利影响将逐渐减弱.因此,机位选址时,在主风向上应尽量避免选择垂直坡度地形的坡顶边缘位置,...