陳遠(yuǎn)太 賴迎

國(guó)家電投集團(tuán)江西電力有限公司高新清潔能源分公司 江西南昌 330000

在風(fēng)電的電廠調(diào)度以及網(wǎng)上交易過(guò)程中，良好的風(fēng)能預(yù)測(cè)技術(shù)是一個(gè)至關(guān)重要的控制手段。通過(guò)風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)的合理應(yīng)用，可以有效減少風(fēng)電電網(wǎng)的備用容量，以此來(lái)提升風(fēng)電的品質(zhì)與價(jià)值。而將當(dāng)今先進(jìn)的GIS技術(shù)應(yīng)用其中，將會(huì)顯著提升風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)效果，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的充分發(fā)揮。

1 GIS 技術(shù)簡(jiǎn)介

GIS 技術(shù)是地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，該技術(shù)是一種由多個(gè)學(xué)科多種技術(shù)交叉而成的技術(shù)，它可以將地理空間作為基礎(chǔ)，通過(guò)地理模型的分析來(lái)進(jìn)行多種空間以及動(dòng)態(tài)形式地理信息的提供。該技術(shù)的基本功能是顯示出地理圖形，然后再進(jìn)行顯示結(jié)構(gòu)的瀏覽、操作與分析。將該技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)中，可以對(duì)風(fēng)能方面的地理信息進(jìn)行全面準(zhǔn)確地采集、管理、儲(chǔ)存、分析、處理、顯示以及描述，以此來(lái)全面提升風(fēng)能預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。

2 GIS 技術(shù)在當(dāng)今風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

就目前的情況來(lái)看，GIS 技術(shù)在國(guó)外的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，比如，在愛(ài)爾蘭的Electricity Supply Board系統(tǒng)以及1owa 系統(tǒng)中，GIS 技術(shù)就發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用；在美國(guó)的氣象服務(wù)系統(tǒng)中，GIS 技術(shù)也得到了科學(xué)應(yīng)用，并幫助風(fēng)能預(yù)報(bào)系統(tǒng)達(dá)到了時(shí)序外推這一功能；葡萄牙將GIS 技術(shù)應(yīng)用到了MORE-CARE 系統(tǒng)中，進(jìn)而讓馬德里島上風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際產(chǎn)出得到了科學(xué)預(yù)測(cè)。目前，以GIS 技術(shù)為基礎(chǔ)的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)在德國(guó)四大電網(wǎng)公司已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，這使得德國(guó)境內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)中的風(fēng)能預(yù)測(cè)率達(dá)到了95% 以上[1]。

近年來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始加大力度對(duì)基于GIS 技術(shù)的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行研究，尤其是在風(fēng)電行業(yè)的不斷發(fā)展中，此方面的研究更是越來(lái)越受到社會(huì)重視。自2007 年開(kāi)始，我國(guó)的風(fēng)能預(yù)報(bào)項(xiàng)目就已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)，通過(guò)GIS 技術(shù)在風(fēng)能預(yù)報(bào)中的應(yīng)用，讓我國(guó)的風(fēng)能預(yù)報(bào)在科學(xué)性和準(zhǔn)確性方面都實(shí)現(xiàn)了不斷的提升。

3 以GIS 為基礎(chǔ)的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用

3.1 WASP 軟件的應(yīng)用

在我國(guó)目前的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能預(yù)報(bào)中，最常用的風(fēng)能預(yù)報(bào)軟件是產(chǎn)自丹麥的WASP 軟件。通過(guò)這款軟件的應(yīng)用，可以讓風(fēng)能參數(shù)與地形之間實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，并通過(guò)PAPK 模式對(duì)風(fēng)能進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)也對(duì)尾波笑一個(gè)號(hào)對(duì)輸出的影響做到了全面考慮。WASP 系統(tǒng)所應(yīng)用的是一個(gè)修正形式的矩陣算法，但是這種算法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以滿足大型風(fēng)電廠的實(shí)際風(fēng)能預(yù)報(bào)需求。如果地形風(fēng)場(chǎng)比較復(fù)雜，通過(guò)該軟件所獲得的計(jì)算結(jié)果也將會(huì)存在較大的誤差。而在對(duì)普通地形進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)計(jì)算的過(guò)程中，如果風(fēng)場(chǎng)高度超過(guò)10m，風(fēng)速和切邊這兩者之間關(guān)系的計(jì)算會(huì)更加準(zhǔn)確；但是如果風(fēng)場(chǎng)高度在10m 以下，地面上的一些附著物體就會(huì)對(duì)計(jì)算精度造成一定的影響，進(jìn)而增加計(jì)算誤差。

3.2 GIS 環(huán)境下的空間分析模型建立

對(duì)于GIS 技術(shù)而言，其核心功能是空間分析。而在通過(guò)GIS技術(shù)進(jìn)行空間分析的過(guò)程中，一項(xiàng)關(guān)鍵的內(nèi)容就是空間分析模型的建立。因此在對(duì)基于GIS 技術(shù)的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行研究的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)GIS 環(huán)境下的空間分析模型建立是保障GIS 技術(shù)功能充分發(fā)揮的一條必經(jīng)之路。而如何通過(guò)GIS 技術(shù)的有效利用來(lái)分析和預(yù)測(cè)模型功能以及空間動(dòng)態(tài)則是在對(duì)GIS 海量應(yīng)用方法數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過(guò)程中所面臨的一個(gè)艱難選擇。因此，在具體的研究過(guò)程中，很多專家學(xué)者都提出或者是直接應(yīng)用到了一種以面向?qū)ο笮问降哪Ｐ蜑榛A(chǔ)的表示方法，這種方法不僅可以為GIS 環(huán)境下的模型共享提供支撐，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)GIS 環(huán)境下的模型重用與合成[2]。

在這個(gè)面向?qū)ο笮问降哪Ｐ椭校涞谝粋€(gè)表示方法的概念屬于模型類的概念，這一概念是在對(duì)模型功能性進(jìn)行摸索的過(guò)程中所產(chǎn)生的一組特征相同的模型集合，將這個(gè)模型集合合理應(yīng)用到風(fēng)能的預(yù)測(cè)中，就可以讓典型的風(fēng)電場(chǎng)獲得到科學(xué)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其第二個(gè)表示方法的概念屬于對(duì)象類型的概念，也就是模型實(shí)例，它屬于對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的具體資料。第三個(gè)表示方法的概念是模型類型的實(shí)例，也即是通過(guò)對(duì)典型風(fēng)電場(chǎng)所進(jìn)行的出力情況分析來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)子類的生成，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的具體處理，直到讓一個(gè)風(fēng)電機(jī)得出預(yù)測(cè)出力為止。所以在具體的建模過(guò)程中，需要在模型庫(kù)內(nèi)構(gòu)造出一個(gè)與類和子類有關(guān)的適當(dāng)結(jié)構(gòu)。

3.3 GIS 技術(shù)在風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)中的發(fā)展

在基于GIS 的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，地理信息系統(tǒng)一定要朝著更加智能的GIS 方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展，這樣就可以提供出更加全面、豐富的空間分析功能，然后將空間分析中的基本算子與對(duì)象組合為積木式的空間分析模型。通過(guò)最近的研究發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)電場(chǎng)區(qū)之內(nèi)，每一年的平均風(fēng)速和地理空間因子之間的相關(guān)關(guān)系都十分顯著，在對(duì)每一年的平均風(fēng)速進(jìn)行目的的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)這個(gè)模擬風(fēng)速和通過(guò)WASP 這款軟件所計(jì)算出的風(fēng)資源有著基本相同的大值區(qū)分布情況，但是就其細(xì)致的計(jì)算結(jié)果來(lái)看，通過(guò)GIS 技術(shù)所進(jìn)行的模擬計(jì)算會(huì)比通過(guò)WASP 軟件所進(jìn)行的計(jì)算好很多[3]。

雖然在目前的風(fēng)能預(yù)報(bào)技術(shù)中，多元回歸方法的應(yīng)用依然比較普遍，GIS 技術(shù)的應(yīng)用理論與實(shí)踐都相對(duì)較少，但是通過(guò)相關(guān)研究也足以發(fā)現(xiàn)，將GIS 技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)能預(yù)報(bào)這一領(lǐng)域中，將會(huì)有著十分光明的發(fā)展前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在風(fēng)電場(chǎng)中，SCADA（風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)）已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其是在地形比較復(fù)雜的環(huán)境中，該系統(tǒng)對(duì)于地理信息系統(tǒng)有著非常高的要求，在這樣的情況下，將GIS 技術(shù)合理應(yīng)用到這一系統(tǒng)中，將會(huì)為該系統(tǒng)應(yīng)用效果的提升帶來(lái)非常顯著的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，在風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，風(fēng)能預(yù)報(bào)的作用十分關(guān)鍵。因此，為保障風(fēng)能預(yù)報(bào)的科學(xué)與準(zhǔn)確性，研究人員應(yīng)加大力度對(duì)GIS 技術(shù)在風(fēng)能預(yù)報(bào)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以此來(lái)提升風(fēng)電場(chǎng)測(cè)量和風(fēng)能預(yù)報(bào)效果。