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一种考虑海拔高度的风速测量相关推测法

刘郁珏 李军 胡非 朱蓉

刘郁珏, 李军, 胡非, 等. 一种考虑海拔高度的风速测量相关推测法. 应用气象学报, 2013, 24(1): 109-116..
引用本文: 刘郁珏, 李军, 胡非, 等. 一种考虑海拔高度的风速测量相关推测法. 应用气象学报, 2013, 24(1): 109-116.
Liu Yujue, Li Jun, Hu Fei, et al. A new MCP method of predicting long-term wind speed with height error revision. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(1): 109-116.
Citation: Liu Yujue, Li Jun, Hu Fei, et al. A new MCP method of predicting long-term wind speed with height error revision. J Appl Meteor Sci, 2013, 24(1): 109-116.

一种考虑海拔高度的风速测量相关推测法

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40775018

国家自然科学基金项目 90715031

详细信息
    通信作者:

    刘郁珏, email: lyjsa@163.com

A New MCP Method of Predicting Long-term Wind Speed with Height Error Revision

  • 摘要: 测量相关推测法 (measure-correlate-predict,简称MCP方法) 广泛应用于风能评估,它基于风场空间相关原理,利用参照站和目标站同步短期风记录来推测目标站点长期风速和潜在风能大小。但以往任何一种MCP方法都只能推测与参照站在同一海拔高度上目标站的风速,而对于较高或较低处目标站风速的推测会出现较大误差,具有局限性。该文选取内蒙古锡林郭勒草原地区两座风能测风塔2009年5月—2010年4月的6层高度数据,拟合出Weibull双参数分布随高度变化的公式,从而得到高低空风的关系。并通过Weibull双参数分布法,在方差比MCP方法的基础上建立起一种修正的MCP方法,它修正了方差比MCP方法由于海拔高度不同而引起的误差。最后选取了4种检验因子 (相关系数、平均风速、卡方拟合优度、年平均发电量) 对方差比MCP方法和修正的MCP方法分别进行考察,并进行对比分析。结果表明:修正的MCP方法推测结果更接近于实测值,4种检验因子检验结果较方差比MCP方法更优,能够运用到难于测量地区的风能评估。
  • 图  1  MCP方法流程图

    Fig. 1  Flowchart of MCP method

    图  2  Weibull双参数分布参数k随高度变化曲线

    Fig. 2  Curve of parameter k of Weibull distribution varying with height

    图  3  Weibull双参数分布参数c随高度变化曲线

    Fig. 3  Curve of parameter c of Weibull distribution varying with height

    图  4  对比试验方案模拟图

    Fig. 4  Comparative flowchart of two methods

    图  5  参照站塔1的10 m风速和目标站塔2的100 m, 10 m风速散点图和风速时间序列图

    Fig. 5  Scatter plotand time series of 10 m wind speed ofreference tower and that of 100 m, 10 m of target tower

    图  6  方案A和方案B推测结果与实测值比较

    Fig. 6  Plots of wind speed time series for Method A and Method B with observations

    表  1  两座测风塔信息

    Table  1  The geographic information of two anemometer towers

    塔号 纬度 经度 海拔高度/m 塔高/m
    1 44°07.455′N 116°17.812′E 1110 100
    2 44°09.825′N 116°20.803′E 1107 70
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    表  2  2009年5—12月Weibull双参数kc统计表

    Table  2  The estimated value of c and k for wind speed of six layers from May to November in 2009

    月份 4 m高度 10 m高度 30 m高度 50 m高度 70 m高度 100 m高度
    c k c k c k c k c k c k
    5 7.26 2.25 8.24 2.33 9.44 2.55 10.03 2.65 10.30 2.72 10.84 2.77
    6 6.69 1.85 7.64 1.94 8.82 2.00 9.43 2.03 9.80 2.08 10.28 2.07
    7 5.18 2.15 5.94 2.03 6.87 2.45 7.33 2.49 7.61 2.52 7.95 2.50
    8 4.85 2.27 5.58 2.38 6.54 2.43 7.00 2.32 7.21 2.32 7.48 2.29
    9 6.11 1.90 6.94 1.99 8.03 2.07 8.55 2.01 8.85 2.15 9.34 2.17
    10 5.33 2.06 6.08 2.15 7.18 2.23 7.64 2.26 7.09 2.29 8.35 2.28
    11 7.16 2.60 7.86 2.80 9.54 3.00 9.87 3.11 9.90 3.21 10.59 3.17
    12 7.28 2.98 7.98 3.20 9.88 3.42 10.12 3.50 9.77 3.53 13.87 1.67
    注:5月数据只有21—31日数据。
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    表  3  α拟合值统计表

    Table  3  The value of α

    时间 2009-05 2009-06 2009-07 2009-08 2009-09 2009-10 2009-11 2009-12
    α拟合值 0.123 0.133 0.133 0.136 0.130 0.139 0.123 0.163
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    表  4  两种方案预报结果检验因子统计

    Table  4  Summary of results for Method A and Method B

    方案 R m1 m2 m3
    平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差
    A 0.5740 0.7652 0.2941 0.2171 0.5493 0.6594 0.4007
    B 0.8713 0.9926 0.0077 0.0288 0.0016 1.0013 0.0004
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-16
  • 修回日期:  2012-08-06
  • 刊出日期:  2013-02-28

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