基于地理信息系统ArcGIS的风速预测研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxjln
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随着传统能源的过度消耗和供应体系的不可持续性,一方面使环境污染问题日益加剧,另一方面则推动了可再生能源技术的发展。其中,风力发电技术作为风能利用的最主要形式受到了世界各国的重视,全球新增风电装机容量以每年20%以上的速度增长。  中国风电产业在2003~2011年这一时期发展最为迅速,但随着新增风电装机容量的增加,风力发电负荷增大,在部分时段由于发电负荷远大于用电负荷的情况下,造成风电行业内出现了大范围“弃风限电”现象。致使风力发电一度陷入发展瓶颈。同时由于风具有间歇、随机、波动等特性,使风电场难以对风电机组的输出功率进行有效控制,当大规模风电机组接入电网时,这些波动范围较大的电流就会对电网造成冲击,影响电能质量及系统的稳定运行。  研究者发现,通过对风能进行预测,可有效缓解以上问题。目前所提出的预测方法较少考虑地形因素,或者在数学模型中添加单一地表粗糙度变量,在较复杂地形中无法满足预测精度要求。因此本文提出一种基于地理信息系统(Geographic Information System GIS)的预测方法。  该方法主要是利用ArcGIS软件中的地统计分析模块完成的。首先从“地理空间数据云”系统中获得目标风场的数字高程(DEM)地形数据(30m分辨率),并在ArcMap中打开作为基础模型。然后将筛选后的历史风速数据添加到相应的采样位置上。利用“探索性分析组件”对采样数据进行分析,包括数据的正态分布性分析、趋势性分析和各采样点的预测控制区域分析。添加地形粗糙度指数和坡位指数数据,以确定地形的影响因子。利用Model Builder模型构建器建立预测的时间尺度模型,并使用“时间配置”模块添加时间函数。选择泛克里金插值法进行风速预测并与实际风速进行对比误差分析,说明该方法在进行超短期风速预测(≤12min)中是有效的。文章的最后还利用ArcGIS软件的强大空间分析能力,对风场的流场进行了三维模拟,为今后的空间流场三维分析预测提供了可行性依据。
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