(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211202443.X (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 福建国电风力发电有限公司 地址 350000 福建省福州市台江区鳌峰街 道江滨中大道350号中国进出口银行 13层 (72)发明人 朱少红　魏晨曦　杨国华　林超　 严国义　 (74)专利代理 机构 福州科扬专利事务所(普通 合伙) 35001 专利代理师 郭梦羽 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) H02J 3/00(2006.01) G06F 16/25(2019.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于微气象的风场风电功率预测方法 及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于微气象的风电场风电 功率预测方法， 包括以下步骤： 建立中尺度WRF模 型， 获取目标区域的微气象再分析数据作为背景 场数据， 对目标区域的背景场数据进行计算， 获 得中尺度气象分析数据； 构建微尺度C FD模型， 基 于中尺度气象分析数据提取风速、 风向和湍动能 信息， 作为入流边界条件输入至微尺度CFD模型 进行数值模拟， 得到风电场微尺度风场分布基础 数据库； 根据中尺度数值天气预报， 在微尺度风 场分布基础数据库中选择对应的风场分布， 计算 风电场中每台风电机组的风向和风速数据， 并根 据计算出的风电机组的风向和风速数据和功率 曲线计算对应风电机组的发电功率， 确定当前运 行的风电机组， 统计得到目标风电场的风电功率 预测值。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115470731 A 2022.12.13 CN 115470731 A 1.一种基于微气象的风电场风电功率预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 建立中尺度WRF模型， 获取包含目标风电场区域的目标区域的微气象再分析数据作为 背景场数据， 采用中尺度W RF模型对目标区域的背 景场数据进 行计算， 获得中尺度气象分析 数据； 构建微尺度CFD模型， 基于中尺度气象分析数据提取风速、 风向和湍动能信息， 作为微 尺度CFD模型的入流 边界条件； 将入流边界条件输入至微尺度CFD模型进行数值模拟， 得到风电场微尺度风场分布基 础数据库； 根据中尺度数值天气预报， 在微尺度风场分布基础数据库中选择对应的风场分布， 基 于选择的风场分布计算风电场中每台风电机组的风向和风速数据， 并根据计算出的风电机 组的风向和风速数据和功率 曲线计算对应风电机组的发电功率， 根据风电场运行策略， 确 定当前运行的风电机组， 统计所有当前运行的风电机组的发电功率得到目标风电场的风电 功率预测值。 2.根据权利要求1所述的一种基于微气象的风电场风电功率预测方法， 其特 征在于： 所述中尺度WRF模型采用中尺度大气模拟系统AMP； 在采用中尺度WRF模型对目标区域的背景场数据进行计算时， 设定了大气边界层和地 表边界层参数， 其中， 地表边界层的参数设定架构基于Monin ‑Obuk‑Hov模拟理论； 大气边界 层的参数设定架构基于湍流动能的TKE类型架构或基于对理查森数的K ‑廓线类型。 3.根据权利要求1所述的一种基于微气象的风电场 风电功率预测方法， 其特征在于， 所 述构建微尺度CFD模型的步骤具体为： 采用CFD仿真软件， 按风向等角度划分为至少3 6个入流风向进行CFD仿真计算； 采用雷诺平均 方程作为风电场大气边界层流动的控制方程； 采用有限体积法对风电场 计算域进行离 散化， 形成结构化网格表示 风电场内的各个节点； 对结构化网格进行求解， 获取风电场内各个节点相对于微尺度CFD模型入口处风加速 因子。 4.一种基于微气象的风电场风电功率预测系统， 其特 征在于， 包括： 中尺度模型建立模块， 用于建立中尺度WRF模型， 获取包含目标风电场区域的目标 区域 的微气象再分析数据作为背景场数据， 采用中尺度WRF模型对目标区域的背景场数据进行 计算， 获得中尺度气象分析 数据； 微尺度模型建立模块， 用于构建微尺度CFD模型， 基于中尺度气象分析数据提取风速、 风向和湍动能信息， 作为 微尺度CFD模型的入流 边界条件； 基础数据库建立模块， 用于将入流边界条件输入至微尺度CFD模型进行数值模拟， 得到 风电场微尺度风场分布基础数据库； 风电功率预测模块， 用于根据中尺度数值天气预报， 在微尺度风场分布基础数据库中 选择对应的风场分布， 基于选择的风场分布计算风电场中每台风电机组的风向和风速数 据， 并根据计算出的风电机组的风向和风速数据和功率曲线计算对应风电机组的发电功 率， 根据风电场运行策略， 确定 当前运行的风电机组， 统计所有当前运行的风电机组的发电 功率得到目标风电场的风电功率预测值。 5.根据权利要求 4所述的一种基于微气象的风电场风电功率预测系统， 其特 征在于：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115470731 A 2所述中尺度WRF模型采用中尺度大气模拟系统AMP； 在采用中尺度WRF模型对目标区域的背景场数据进行计算时， 设定了大气边界层和地 表边界层参数， 其中， 地表边界层的参数设定架构基于Monin ‑Obuk‑Hov模拟理论； 大气边界 层的参数设定架构基于湍流动能的TKE类型架构或基于对理查森数的K ‑廓线类型。 6.根据权利要求4所述的一种基于微气象的风电场 风电功率预测系统， 其特征在于， 所 述构建微尺度CFD模型的步骤具体为： 采用CFD仿真软件， 按风向等角度划分为至少3 6个入流风向进行CFD仿真计算； 采用雷诺平均 方程作为风电场大气边界层流动的控制方程； 采用有限体积法对风电场 计算域进行离 散化， 形成结构化网格表示 风电场内的各个节点； 对结构化网格进行求解， 获取风电场内各个节点相对于微尺度CFD模型入口处风加速 因子。 7.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的基于 微气象的风电场风电功率预测方法。 8.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1至 3任一项所述的基于微气象的风电场风电功率预测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115470731 A 3