NCEP再分析资料在风电场中的应用

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摘 要:简单介绍了美国国家环境预报中心(ncep)和美国国家大气研究中心(NCAR)的再分析资料, 简明阐述了NCEP再分析资料在风电场中风资源分析及宏观选址中的应用。

关键词:NCEP ；风资源分析；宏观选址

中图分类号：P319文献标识码： A

1 引言

在以往的气象研究、气象实际业务应用中常常将气象站的历史资料作为唯一的资料来源。然而对于一般的气象爱好者来说，随着气象台站的测风资料购买资金成本的提高，以及测风资料对外公开程度的减小，越来越多的人在寻求一种新的可靠性较高并且经济实用的测风数据资料作为风能资源研究的基础, NCEP/NCAR再分析资料就是其中一种利用价值较高，并且可以免费下载使用的气象数据资料。NCEP/NCAR再分析资料内容丰富,资料年限包含1948年到现在,成为目前气象研究、业务应用的重要数据来源之一。这些资料可以由许多图形软件输出图形,也可以通过GRADS、MATLAB软件通过编程读取输出NCEP资料。相关的软件及编程的方法在相应的论坛中都可以找到。本文将简要介绍NCEP再分析资料在风电场风能资源分析及宏观选址中的一些运用方法。

2NCEP再分析资料介绍

NCEP再分析资料是美国国家环境预报中心将来源于地面、船舶、无线电探空、探空气球、飞机和卫星等的气象观测资料进行同化处理后，研制的气象数据库，包括1000、925、850、700、600、500、300、250、200、150、100、70、50、30、20、10hpa等17个气压层的大气温度、湿度和风速等大气环境参数。

NCEP 再分析资料为高斯格点资料, 全球共有192 ×94 格点, 其中包括中国部分的为35×22 格点(16119～54128°N , 71125～135100°E) 。

本文所采用的资料是美国国家环境预报中心(NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)的NCEP再分析资料的地面（surfer）资料每日4次（4-times Daily）的经向风速（）和纬向风速（），文件名分别为vwnd.sig995.year.nc和uwnd.sig995.year.nc。本文选取了2004年1月-2013年12月共10年的NCEP数据，并将经向风速和纬向风速转换成为风速数据。

3利用NCEP再分析资料进行代表年选择

代表年的选择是风资源分析中非常重要的一个环节，下面将通过一个例子来具体说明NCEP在代表年选择中的可靠性及其具体运用方式。

朝阳某风电场区域内有一基测风塔，距离该风电场较近的气象站为建平县气象站，二者距离约为65Km。我们取该地区的NCEP再分析资料、气象站测风数据以及风电场内已知测风塔数据做一个同期的比较，判断就该风电场而言NCEP再分析资料与气象站测风数据对于该风电场而言，谁更具有代表性。

3-1NCEP格点与气象站和测风塔相对位置示意图

3-2NCEP、气象站、测风塔同期数据变化趋势对比

3-3NCEP格点数据累年月平均风速变化

由上图所示，该风电场中，相对于气象站数据而言，NCEP数据与测风塔同期月平均风速变化趋势更为接近。且NCEP格点数据累年月平均风速变化趋势与测风塔测风年月平均风速变化趋势基本一致。所以本次利用NCEP格点数据作为长时间序列，进行滑动平均后将验证后的风电场测风数据订正为反映该区域长期平均的代表性数据，并以此数据作为风资源分析基础。

4 NCEP再分析资料在宏观选址中的应用

某区域NCEP格点分布示意图

在宏观选址过程中，风电场待规划区域往往没有建立测风塔。可以依据NCEP再分析数据大致判断风速在该区域的大致分布趋势。例如上图所示区域，四个格点的分布位置如图所示，编号分别为1、2、3、4。通过对NCEP再分析资料的下载与整理，可以得出1号格点2013年平均风速为4.38m/s，2号格点2013年平均风速为4.63m/s,3号格点2013年平均风速为4.81m/s，4号格点2013年平均风速为3.93m/s。依此可以大概判断出北侧区域的风速情况好于南侧。区域内风速的具体分布情况及其大小要根据其海拔和具体的地理环境而定。

5结语

NCEP再分析资料在一定情况下可以代替气象站，作为长期测站来使用。从而避免了气象站因周围环境变化，或者气象站测风数据由人工记录转换为自动记录所造成的一系列的误差。在风电场宏观选址中，NCEP再分析资来可以作为参考的依据之一，根据NCEP格点数据所反映出来的风速情况可以大致判断出风速在大区域中的变化趋势，从而为宏观选址中区域规划提供了一定的依据。再者，NCEP数据的下载及使用是免费的，为风资源的分析研究节约了成本。

参考文献

[1] 徐影、丁一汇, 美国NCEP/ NCAR 近50 年全球再分析资料在我国气候变化研究中可信度的初步分析, 应用气象学报, 2001 , 12 (3) , 337～3471

[2] 赵天宝、艾丽坤、冯锦明，NCEP再分析资料和中国站点观测资料的分析与比较，气候与环境研究，2004年6月，第9卷第二期

[3] IEC 61400-1 标准 3版

[4] 风力发电场设计规范 中华人名共和国电力行业标准 DL/T 5383-2007