ISSN 1004-4965

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风电爬坡事件的识别与评估分析——以山西省为例

李琛 韩超 金晨曦 雷婷

李琛, 韩超, 金晨曦, 雷婷. 风电爬坡事件的识别与评估分析——以山西省为例[J]. 热带气象学报, 2025, 41(6): 783-796. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.064
引用本文: 李琛, 韩超, 金晨曦, 雷婷. 风电爬坡事件的识别与评估分析——以山西省为例[J]. 热带气象学报, 2025, 41(6): 783-796. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.064
LI Chen, HAN Chao, JIN Chenxi, LEI Ting. Identification and Evaluation Analysis of Wind Power Ramp Events—A Case Study of Shanxi Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(6): 783-796. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.064
Citation: LI Chen, HAN Chao, JIN Chenxi, LEI Ting. Identification and Evaluation Analysis of Wind Power Ramp Events—A Case Study of Shanxi Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2025, 41(6): 783-796. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.064

风电爬坡事件的识别与评估分析——以山西省为例

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.064
基金项目: 

中国气象局科技项目 CMAJBGS202519

详细信息
    通讯作者:

    金晨曦,男,湖北省人,高级工程师,主要从事天气预报与应用气象研究。E-mail: jinchenxi@bj.cma.gov.cn

  • 中图分类号: P457

Identification and Evaluation Analysis of Wind Power Ramp Events—A Case Study of Shanxi Province

  • 摘要: 基于2022年3月—2023年3月山西省全省风电场逐15 min风电总输出功率的实测和预测数据,对全省风电交易市场“功率预测曲线”进行误差分析,通过制定识别、匹配和评分方法,对风电爬坡事件的预报效果开展评估,进一步利用ERA5再分析资料对大范围风电爬坡现象发生的天气背景及演变开展分析。结果显示:(1)各季节早晨08时前后(北京时,下同)和夜间20时前后为每日预测误差最大的两个时段,同时两个时段误差离散度也相对较大,最大值可达4 000 MW。(2)弱爬坡事件的发生频率明显高于强爬坡事件,同时弱爬坡事件的预报技能得分(0.23)也高于强爬坡事件(0.05)。(3)风电爬坡事件主要发生在冬季和春季,每日08:00前后和19:00前后分别为下降爬坡事件和上升爬坡事件的集中发生时段,下午至前半夜以上升爬坡事件为主,后半夜至上午以下降爬坡事件为主。(4)当山西省位于地面高压后部或高空槽前时,地面高压的加深发展或槽前低空急流的建立会导致全省风电功率爬坡事件的发生。

     

  • 图  1  山西省风电场位置分布

    图  2  不同季节风电功率预报误差分位区间

    a.冬季;b.春季;c.夏季;d.秋季

    图  3  风电功率预报各月日平均误差(四分位距)离散度时间分布

    图  4  风电爬坡事件的识别(a)与匹配(b)流程

    图  5  各阈值爬坡事件8种评分场景分布

    图  6  各阈值爬坡事件次数观测值(a)、预测值(b)及预报技能评分(c)矩阵

    图  7  爬坡事件比例和平均风速日变化(a)及上升爬坡事件(b)、下降爬坡事件(c)比例

    平均时间分布(Δp=15%,Δt=180 min)

    图  8  各季节风电爬坡事件时间分布(Δp=15%,Δt=180 min)

    a.冬季;b.春季;c.夏季;d.秋季。

    图  9  2023年1月10日16:00—11日21:00风电功率与风速的变化

    a.山西全省;b.密马鬃梁;c.虹梯关;d.西寨。

    图  10  2023年1月10日16:00(a)、10日20:00(b)、11日16:00(c)、11日20:00(d)地面气压场(黑实线,单位:hPa);2023年1月10日16:00(e)、10日20:00(f)、11日16:00(g)、11日20:00(h)850 hPa等压面位势高度场

    (蓝实线,单位:gpm,下同)及风场(风矢,单位:m·s-1,下同);2023年1月10日16:00(i)、10日20:00(j)、11日16:00(k)、11日20:00(l)700 hPa位势高度场及风场
    红色三角形表示山西省,黑色箭头表示高压移动方向。

    表  1  匹配和非匹配事件的8种评分场景

    预测值 观测值
    上升爬坡 下降爬坡
    上升爬坡 1 2 3
    4 5
    下降爬坡 6 7 8
    下载: 导出CSV

    表  2  8种场景爬坡事件的预报技能得分范围

    预测值 观测值
    上升爬坡 下降爬坡
    上升爬坡 1.0~0 0 -1.0~0
    0 0.0
    下降爬坡 -1.0~0 0 1.0~0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-28
  • 修回日期:  2025-04-09
  • 网络出版日期:  2026-01-04
  • 刊出日期:  2025-12-20

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