【Цель】Кратковременные сильные колебания порывов ветра на высоте ротора ветроколеса (около 90 м) существенно влияют на безопасную и стабильную работу ветроэнергетики, при этом традиционные модели порывов, откорректированные на основе наблюдений на высоте земли (около 10 м), обладают значительной неопределённостью в прогнозировании порывов на высоте ротора. 【Методы】В связи с этим была проведена систематическая оптимизация различных алгоритмических моделей порывов, чтобы предоставить методические рекомендации для прогнозирования порывов на высоте ротора в ветропарках. Для преодоления ограничений наблюдений впервые использована модель больших вихрей WRF (Weather Research and Forecast model) для сверхвысокого разрешения моделирования на уровне секунд и сотен метров, воспроизводящего быструю изменчивость порывов на высоте ротора в конкретном ветропарке, а также предоставлены физически согласованные трёхмерные пространственные данные. Оценивались модели порывов, основанные на турбулентной кинетической энергии (TKE) и различные модели порывов, основанные на экстраполяции профиля ветра пограничного слоя, были предложены интегративные улучшения. Кроме того, на основе длительных наблюдений обсуждалась применимость и ограничения трёх моделей в реальном прогнозировании. 【Результаты】Экспериментальные результаты показали, что модель профиля ветра хуже, ошибка прогноза порывов и показатель дисперсии данных R2 составляют 0,64, средняя ошибка 1,43 м/с; модель порывов на основе TKE стабильна с R2 = 0,93 и средней ошибкой 0,64 м/с; интегративное улучшение оказалось наилучшим с R2 = 0,94 и средней ошибкой 0,12 м/с. 【Заключение】Интегративное улучшение можно рассматривать для применения в реальной практике прогнозирования порывов на высоте ротора, однако в экстремальных погодных условиях оно не воспроизводит быструю изменчивость порывов, что требует специального учёта таких условий при прогнозировании.

прогноз порывов;высота ротора;турбулентная энергия;профиль ветра;атмосферная стабильность