WFR模式在能源行业领域的作用

WRF模式在能源行业领域的作用

       电力行业气象灾害

       电线积冰一直是政府、电力和气象部门关注的大问题，如果有冻雨、雾凇等在导线上发生冻结，就会严重影响输电线路的正常平衡运行，如果覆冰严重还会导致输电线路出现倒塔、通讯故障等。这样不仅给人们的生活造成不便，更给国家的经济造成严重损失。比如2008年1-2月中国南方的大范围雨雪冰冻灾害，造成南方电网近30%输电线路被破坏。

       由冻雨、过冷却雾等过冷却水在导线上所形成的电线积冰，导致输电线路设计负重，造成电线断裂，电塔倒塌、导线舞动与闪络等事故。由此可见，对覆冰可能发生的区域和发展进行及时准确的预警预测具有极为重要的作用，同时也为电力部门防冰措施的制定有效依据，对输电线路的安全运维与降低因覆冰造成的灾害具有重要意义。现在有很多针对导线覆冰进行的大量的研究和数值模拟。

       气象预报WRF模式

       WRF模式主要由前处理系统（WPS）、资料同化系统（WRFDA）、主处理模块（ARW）、模式后处理可视化模块（ARWpost）四部分组成，其中WPS前处理系统包括geogrid、ungrib、metgrid三个解码器，geogrid负责提供选定模拟区域的静态地面数据（包括海拔高度、土壤类型、植被情况等），ungrid负责解压输入的气象文件，metgrid负责将解压后的气象数据差值到选定的模拟区域，得到的输出文件即为主处理模块的初始场。WRFDA通过对地面观测、卫星、雷达等多种观测数据进行预处理，筛选明显错误的数据并进行变分同化，处理明显错误的数据并进行变分同化，处理结果输入主处理模块。

       四维同化+AI预测

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       风力发电中的WRF模式的应用

       风资源的有效评估是风资源开发利用的前提，而采用数值模拟的方法可以大大降低评估的成本，并且也可以获得轮毂的高度的风速，分辨率高，能较准确的模拟区域风能分布趋势，是风资源评估的重要手段。国家能源局[2011]177号文件颁布“风电场功率预测预报管理暂行办法”，文件中明确规定，风电场需要上报短期及超短期风功率预报。其中超短期预报每隔15min上报为期4h，间隔15min的风功率预测值。

       同时新能源行业中的风力发电也随着双碳的提出得到了大力的推广，风电功率预测高度通常利用中尺度数值天气预报模式WRF预测风电功率关键相依气象变量，风电场的风功率预测对于电站并网与提高当地的风能利用有着重要的意义，而风功率预测的关键主要是风场风速的准确预测，而风电力所处的风场一般都处于海拔较高的丘陵地区，每个风机所处的高度都不一样，并且分布也极不规则。一般首先根据天气预报模式预测出未来一段时间内的风速、风向等气象要素，然后再通过功率特性曲线得到相应的风电功率。利用WRF模式中的CFD模型打开WRF模式的输出的NetCDF格式的文件，到风电机的自身转动产生的气流，推导出风电站的发电功率。

       光伏发电中WRF模式的应用

       光伏发电系统的实际输出功率主要受太阳辐射照度，而太阳辐射单位不仅受季节和地理因素的影响，与当地的大气透明度、水汽含量、云量、有很大关系。