[发明专利]一种微尺度风模型系统及方法

说明书

本发明提供一种微尺度风模型控制系统包括：中尺度气象模型对接模块，用于接收中尺度气象数据，自动生成微尺度风模型运行子区域，高效提取气象驱动要素场；运行配置模块，用于批量生成微尺度风模型子区域配置文件，建立运行环境，生成静态数据集；作业提交与监控模块，用于自动提交各个分析区域的运行作业，并集中监控作业运行；微尺度风模型模块，用于基于搜索算法，生成指定分辨率和区域的微尺度三维风场；偏差订正模块，用于基于测风塔数据，对所述微尺度风模型计算结果进行系统偏差订正。本发明可以将公里级中尺度气象模型模拟结果降尺度到百米甚至几十米空间分辨率，并且保证结果合理、计算量小，能够自动化配置和运行系统，减少人力需求。

技术领域

本发明属于风力发电与气象模拟的交叉技术领域，具体涉及衔接成熟的中尺度气象模型模拟数据产品与风力发电生产需要的微尺度风场的微尺度风模型系统和方法。

背景技术

随着人类社会对能源需求量的不断增长，以及全球气候变化大背景下对新能源，特别是风能，开发力度的加大，获得准确、全方位的大气边界层风况信息成为开发风电场的前提条件。由于下垫面地形特征的复杂性，以及中尺度气象模型仅适用于公里级水平分辨率，并需要超大规模的计算资源，限制其直接模拟微尺度气象场；另一方面，采用微尺度计算流体力学软件(CFD)模拟较大区域，可以考虑更精细的非线性动力与热力过程，但是同样需要耗费大量计算资源，无法实现长时间序列模拟，且需要外边界数据驱动，依赖中尺度气象模型。因此，需要一种能够利用超高分辨率地形数据和成熟大气边界层理论的微尺度风模型。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提一种可以将公里级中尺度气象模型模拟结果降尺度到百米甚至几十米空间分辨率，并且保证结果合理、计算量小，同时针对大模拟区域、长时间逐小时时间分辨率的需求，能够自动化配置和运行系统，减少人力需求的微尺度风模型系统及方法。

本发明提供如下技术方案：一种微尺度风模型控制系统，包括：

中尺度气象模型对接模块，用于接收中尺度气象数据，根据中尺度气象格点数据的投影与空间范围信息，计算合适的微尺度风模型分析区域集合，自动生成微尺度风模型运行子区域，高效提取气象驱动要素场；

运行配置模块，用于批量生成微尺度风模型子区域配置文件，建立运行环境，生成静态数据集；

作业提交与监控模块，用于自动提交各个分析区域的运行作业，并集中监控作业运行；

微尺度风模型模块，用于基于搜索算法，匹配中尺度与微尺度格点，并将中尺度驱动要素场插值到微尺度格点，然后运行微尺度风模型封装大气边界层算法诊断出符合高分辨率地形，生成指定分辨率和区域的微尺度三维风场；

偏差订正模块，用于基于测风塔数据，对所述微尺度风模型计算结果进行系统偏差订正。

进一步地，所述气象驱动要素场包括括三维温度场、气压场、风场或湿度场中的一种或几种。

进一步地，所述运行配置模块生成的所述运行环境包括地表静态数据集、各个分析区域的配置文件或作业提交配置文件中的一种或几种。

进一步地，所述运行配置模块生成的静态数据集包括高分辨率地形数据。

进一步地，所述微尺度风模型模块运行的封装大气边界层算法包括垂直速度诊断算法、地形绕流调整算法或热力坡度流调整算法中的一种或几种。

进一步地，所述微尺度风模型分析区域集合的计算方法为KD-Tree搜索算法。

进一步地，所述测风塔数据为测风塔时间序列观测数据。

本发明还提供一种利用上述微尺度风模型控制系统的控制方法，包括以下步骤：