[发明专利]基于风速段的WRF近地面风场模拟及结果评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于风速段的WRF近地面风场模拟及结果评估方法及系统，包括以下步骤：收集中国气象台站和风电场的测风塔信息及观测数据，将每组测风塔冬季的风速观测数据按天气分为三种，分别为冬季晴天、冬季雨雪天和冬季其他天气；收集美国NCEP的FNI全球再分析资料作为WRF模式初始气象场数据；采用设定方案进行WRF风场模式计算，得到风场模拟结果；以实际观测的风速进行分级统计作为x轴，以多组WRF模式计算结果的风速风向模拟结果与真实观测差值的分布进行统计分析作为y轴；在不同风速段上对所有的模拟诊断偏差值进行统计，得到该风速段上的平均偏差值、四分位值、中位数和各个偏差段内的出现频率分布。本发明可以实现近地面风场模拟结果的多风速段评估。

技术领域

本发明涉及输电线路防护技术领域，尤其涉及一种基于风速段的WRF(WeatherResearch and Forecasting Model，天气预报模式)近地面风场模拟及结果评估方法及系统。

背景技术

风与不同气候条件相结合，会对架空输电线路造成损坏。在风的激励作用下，轻度覆冰的架空输电线路极易发生一种低频、大振幅的自激振荡，即线路舞动，轻则造成金具损坏和断线，严重时可能发生线路倒塔，严重威胁电网安全稳定运行。风场作为线路舞动的动力因素，其模拟结果准确度对线路舞动治理具有重大意义。

风场预报通常通过气候模式开展，通过初始气象场条件计算得到风场预报结果，主要提供地面10米的风场预报，通常采用求平均值的方式对风场模拟结果的评估，无法明确各风速和风向上差异的问题，因此，亟需一种基于风速段的WRF近地面风场模拟及结果评估方法。

发明内容

本发明提供了一种基于风速段的WRF近地面风场模拟及结果评估方法及系统，用以解决现有技术在评估WRF近地面风场模拟结果时无法明确各风速和风向上差异的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于风速段的WRF近地面风场模拟及结果评估方法，包括以下步骤：

收集中国气象台站和风电场的测风塔信息及观测数据，将每组测风塔冬季的风速观测数据按天气分为三种，分别为冬季晴天、冬季雨雪天和冬季其他天气；

收集美国NCEP的FNI全球再分析资料作为WRF模式初始气象场数据；

采用设定方案进行WRF风场模式计算，得到风场模拟结果；设定方案包括：WRF的第一至第四层网格采用双向嵌套，网格距依次为27km、9km、3km和1km，积分步长为40s；第五重网格采用的嵌套方式是单向嵌套，网格距为200m，积分步长为2s；采用的微物理参数化方案为Lin方案(由Yuh-Lang Lin提出的微物理参数化方案)，长波辐射参数化方案为RRTM方案(快速辐射传输方案)，短波辐射参数化方案Dudhia方案(由Jimy Dudhia提出的短波辐射参数化方案)，边界层参数化方案为MYJ(Mellor-YamadaJanjic，由Janjic ZI提出)方案，近地层参数化方案为ETA方案(相似理论方案)，路面过程方案为Noah-LSM(Noah land surfacemodel)方案，积云对流方案为BMJ(Betts-Mille-Janjic)方案；

以实际观测的风速进行分级统计作为x轴，以多组WRF模式计算结果的风速风向模拟结果与真实观测差值的分布进行统计分析，作为y轴；在不同风速段上对所有的模拟诊断偏差值进行统计，得到该风速段上的平均偏差值、四分位值、中位数和各个偏差段内的出现频率分布。

优选地，方法还包括：

根据风场模拟结果，对比冷空气过境时与非冷空气过境时的风场模拟结果，统计风速风向值，将各风速段上的偏差评估结果进行对比，分析在两类天气现象下，风速风向的模拟诊断效果的差别。

优选地，中国气象台站和风电场的测风塔信息及观测数据包括以下4个测风高度的风速和风向观测数据：分别为10米/60米/70米/80米高度。