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风玫瑰图在电网气象信息系统中的应用研究

2012-08-17 来源:《风能》 浏览数:1172

  1 引言
  在全球气候变暖背景下,电力行业防御气象灾害的压力越来越大,如何通过气象部门提供的专业气象服务,对将要发生的影响电力安全的气象灾害做出预警,配合发电调度计划,制定应对措施,成为一项新的课题。同时,我国正在大力发展的以水电、风电、光伏等清洁能源为代表的新能源产业,其控制与调度无一例外的都与气象预报和预测密切相关。应这些需要,目前的气象信息服务已经逐步从以往只提供定性的短期气象现象监测与预报发展到提供定量分析的以多时间尺度的风、温、湿、雨、压等多气象要素为内容的综合监测与预报。而对于电力行业中对气象学所知甚少的工作人员来说,几乎不可能只通过气象部门公布的统计数据和公共气象预报产品来掌握详细的实时或预测天气信息,从而达到指导电力防灾、调度和制定发电计划的目的。这就需要由电网气象专业信息系统,在电力用户和专业气象信息系统之间架设桥梁,通过提供易于理解、易于操作的图形化界面,降低气象专业信息的使用门槛。
  风玫瑰图作为一种气象科学专用图表,是用来定量分析气象要素中风的一种工具。随着气象信息服务的细化和深化,它也逐渐出现在公众气象信息系统以及其他非气象部门提供的气象信息系统中。我们应该正确认识风玫瑰图,它在城市规划中的功能区布局、消防安全以及在环保和公共卫生领域中都有非常广泛的应用。同时,世界各国都把开发利用新能源和可再生能源放到国家能源发展的优先地位,而在新能源中风能技术最为成熟,风电发展迅速。风玫瑰图作为风电场建设前期必不可少的步骤——“风能资源评估”的主要工具,越来越受到能源领域的建设者和规划者的重视。随着风电场管理的逐步科学化,风玫瑰图也逐渐被应用到发电调度计划当中。
  2 风玫瑰图
  2.1 定义
  “风玫瑰”图也叫风向频率玫瑰图,它是根据某一地区多年平均统计的各个风向和风速的百分数值,并按一定比例绘制而成,一般多用8 个或16 个罗盘方位表示。将罗盘上360°方位按照每22.5°一格划分成16 格,将实时采集的各个风向统计到这16个方向上。玫瑰图上所表示风的吹向(即风的来向),是指从外面吹向地区中心的方向。
  风玫瑰图分为风向玫瑰图和风速玫瑰图两种。风向玫瑰图表示风向和风向的频率。风向频率是在一定时间内各种风向(已统计到16 个风向)出现的次数占所有观察次数的百分比。根据各方向风的出现频率,以相应的比例长度(即极坐标系中的半径)表示,按风向从外向中心吹,描在用8 个或16 个方位所表示的极坐标图上,然后将各相邻方向的端点用直线连接起来,绘成一个形式宛如玫瑰的闭合折线,就是风向玫瑰图。如果用这种统计方法表示各方向的平均风速,就成为风速玫瑰图,其中平均风速用极坐标中的半径表示。
  2.2 参数化表达式
  按照定义, 风玫瑰图中必须包含风速、风向、风向频率这3 个要素的定量值。如果需要计算风向频率,首先需要将一段时期内的风向按照16 个方向进行统计,得出各个方向的风向频率, 计算公式为:其中为n 方向上的风向频率,表示在所统计时间段内,n 方向风观测到的次数,C 为所统计时间段内观测到的静风次数。
  对于风速玫瑰图,参照风向玫瑰图中的公式化,各个方向上的平均风速( 除静风以外) 可以用如下公式定义:其中表示n 方向上的平均风速(n=1..15)表示在所统计时间段内,n 方向风观测到的次数,表示在所统计时间段内在n 方向上观测到的第i 次风的风速; 表示在所统计时间段内静风平均风速,C 为所统计时间段内观测到的静风次数,为在所统计时间段内,所观测到的第i 次静风的风速。

【延伸阅读】

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