Estudio de verificación y optimización del modelo de predicción de ráfagas a la altura del rotor

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resumen

【Objetivo】Las fluctuaciones intensas y de corta duración de las ráfagas a la altura del rotor del viento (aproximadamente 90 m) tienen un impacto importante en el funcionamiento seguro y estable de la energía eólica, mientras que los modelos tradicionales de ráfagas basados en observaciones a nivel del suelo (aproximadamente 10 m) presentan gran incertidumbre en la predicción de ráfagas a la altura del rotor. 【Método】Basado en esto, se realizó una comparación sistemática y optimización de varios modelos algoritmos de ráfagas para proporcionar una referencia metodológica para la previsión de ráfagas a la altura del rotor en parques eólicos. Para superar las limitaciones de observación, se utilizó de manera innovadora el modelo WRF (Weather Research and Forecast) de grandes vórtices para simulaciones de ultra alta resolución a escala de segundos y cientos de metros, reproduciendo los cambios rápidos de ráfagas a la altura del rotor en un parque eólico específico y proporcionando datos espaciales tridimensionales físicamente consistentes. Se evaluaron modelos de ráfagas basados en la energía cinética turbulenta (TKE) y varios modelos basados en la extrapolación del perfil del viento de la capa límite, proponiéndose un esquema de integración mejorada. También se discutieron la aplicabilidad y las limitaciones de los tres modelos en la previsión práctica basándose en observaciones a largo plazo. 【Resultados】Los resultados experimentales indicaron que el modelo del perfil del viento tiene un desempeño relativamente pobre, con un índice R2 de 0.64 y un sesgo medio de 1.43 m/s; el modelo de ráfagas TKE es estable, con un R2 de 0.93 y un sesgo medio de 0.64 m/s; el esquema de integración mejorada fue el mejor, con un R2 de 0.94 y un sesgo medio de 0.12 m/s. 【Conclusión】El esquema de integración mejorada puede considerarse para su aplicación en la operación práctica de predicción de ráfagas a la altura del rotor, pero no puede reproducir las fluctuaciones rápidas de ráfagas en condiciones meteorológicas extremas, por lo que se requieren consideraciones específicas para la predicción en tales condiciones.

palabra clave

predicción de ráfagas;altura del rotor;energía turbulenta;perfil del viento;estabilidad atmosférica

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