【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于中尺度风资源，具体涉及一种风电基地的中尺度静态地形数据处理方法。
技术介绍
1、传统的风资源评估主要依靠气象站或测风塔的风速观测，但一般情况下提供这些观测的站点很少，而且观测的时间不一致。与传统的评估方法相比，中尺度模拟方法可以获得整个区域的流动参数，而不是局限于几个离散的站点。因此基于中尺度天气研究与预报wrf(the weather research and forecasting model)气象模型的方法在风能资源评估和风速预测中越来越受欢迎。
2、中尺度模式在大型风电基地的发展中扮演着重要的角色，主要有以下几个方面的原因：风资源评估：中尺度模式可以对大气环流等动态过程进行精细的模拟，进而对大型风电基地的风资源进行评估和预测。这对于风电场的选址、发电量预测和运营管理等方面具有重要意义。风机设计和优化：中尺度模式可以为风机的设计和优化提供数据支持。通过模拟风场的复杂环流和气象条件，可以得到更精确的风能转换率、叶片荷载和振动等参数，从而优化风机的设计和性能。风电场布局：中尺度模式还可以对大型风电基地的风电场布局进行优化。通过模拟不同的布局方式和密度，可以得到最优的风电场布局，从而提高风电场的发电效率和经济性。中尺度模式在大型风电基地的风资源评估、风机设计和优化以及风电场布局等方面发挥着重要作用。它为风电行业的可持续发展提供了科学依据和技术支持。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种基于中尺度模式的静态地形
2、技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术提出一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，该方法包括如下步骤：
3、步骤1)结合待模拟区域的地形特征和模拟需求，选择usgs或modis静态地形数据类型；
4、步骤2)根据已选择的静态地形数据类型，通过wrf的网格生成模块geogrid定义模型粗糙结构域和嵌套域；
5、步骤3)根据选定静态地形数据区域的经纬度范围，获取该区域内各格点上的气象观测数据，驱动wrf的数据解码程序ungrib将其转换成wrf中能够存储气象数据的中间格式；
6、步骤4)基于已定义的模型粗糙结构域和嵌套域，驱动wrf的数据插值模块metgrid将中间格式气象数据进行水平插值，初步完成中尺度网格模型的建立；
7、步骤5)根据已建立的中尺度网格模型，配置wrf的前处理模块wps，完成中尺度数值模拟前处理；
8、步骤6)根据中尺度数值模拟前处理结果，调整wrf模式的输入数据，使用双三次插值法将水平和垂直方向上的气象和体表数据插值到中尺度网格模型中，完成中尺度模型的建立；
9、步骤7)根据选定的静态地形数据下的地表及中尺度模型中的干空气静力组分压力，确定中尺度质量垂直坐标及垂直分辨率，在wrf中进行中尺度流场数值模拟。
10、进一步的，步骤1)的具体方法如下：结合待模拟区域的地形特征及模拟需求，从usgu或modis中选取适配的静态地形数据类型，所述模拟需求包括模拟的尺度、精度要求、数据的可用性和覆盖范围、时间频率中的一种或多种。
11、进一步的，步骤2)的具体方法如下：
12、根据待模拟区域的地理位置经纬度，使用以下公式初步确立模型网格坐标：
13、x＝(θ-θre)/θdel
14、y＝(β-βre)/βdel
15、式中，x和y表示模型网格坐标；θ和β表示地理位置的经度和纬度，θre和βre表示参考位置的经度和纬度；θdel和βdel表示经度和纬度方向上的分辨率；
16、估计选定的静态地形数据中不同地形的空间分布概率，公式如下：
17、
18、其中，planduse.i是网格单元i中不同地形的空间分布概率，zi是特征向量的线性组合；
19、依据不同地形的空间分布概率，指定每个网格单元的土地利用类型，并为每种类型分配相应的参数和属性，根据模型网格坐标及网格单元内的土地利用类型结合需要模拟的场址大小，采用wrf的网格生成模块geogrid定义模型粗糙结构域；
20、驱动网格生成模块geogrid定义嵌套域，首先确定嵌套域数量，在嵌套域中为每个网格单元定义参数和属性，参数包括土壤类型、植被覆盖率、水文特征中的一种或多种，根据以下公式确定嵌套域数量：
21、n＝log2[(d1/d2)*(d1/d2)]
22、其中，n表示嵌套域的数量，d1和d2分别表示最外层域和最内层域的水平分辨率。
23、进一步的，步骤3)的具体方法如下：
24、根据选定静态地形数据区域的经纬范围，确定纬度步长dlat跟经度步长dlon，公式如下：
25、dlat＝(lat1-lat2)/(rows-1)
26、dlon＝(lon2-lon1)/(cols-1)
27、其中，lat1和lon1是选定区域内西北角上的经度和纬度；lat2和lon2是选定区域内东南角上的经度和纬度；rows和cols分别是网格的行数与列数；
28、根据纬度步长与经度步长遍历网格坐标得到该区域内各格点相应的经纬度坐标，由得到的经纬度坐标获取对应格点位置的气象数据，驱动wrf的数据解码模块ungrib将其转换成wrf中能够存储气象数据的中间格式。
29、进一步的，步骤4)的具体方法如下：在已定义的模型粗糙结构域和嵌套域内运行wrf的数据插值模块metgrid，读取区域内的网格坐标，对ungrib运行后得到的中间格式气象数据进行水平插值，具体采用双线性插值法，公式如下：
30、
31、ω＝(xp-xa)/(xb-xa)
32、
33、其中，点p为待插值格点，网格坐标为(xp，yp)；lp为插值计算出的气象要素值；点a、b、c和d为与待插值格点最相邻的4个网格格点，对应的网格坐标分别为(xa,ya)、(xb，yb)、(xc,yc)和(xd，yd)，对应的气象要素值分别为la、lb、lc和ld；ω为在x方向上的插值权重，表示目标点相对于a点与b点之间的位置关系；为在y方向上的插值权重，表示目标点相对于a点与c点之间的位置关系，得到中间格式的气象数据的插值结果后，驱动数值插值模块metgrid将计算结果插入到已定义区域内的中尺度网格上，初步完成中尺度网格模型的建立。
34、进一步的，步骤5)的具体方法如下：根据待模拟区域内中尺度网格模型分布特征，配置wrf的前处理模块wps指定后续中尺度数值模拟计算过程中的参数，参数包括各网格位置处的计算资源分配、重点模拟区域设置、时间步长中的一种或多种，使得配置文件与模拟需求相匹配，完成上述准备工作后，使用前处理模块wps下的./run_wps指令，运行前处理过程，根本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤1)的具体方法如下：结合待模拟区域的地形特征及模拟需求，从USGU或MODIS中选取适配的静态地形数据类型，所述模拟需求包括模拟的尺度、精度要求、数据的可用性和覆盖范围、时间频率中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤2)的具体方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤3)的具体方法如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤4)的具体方法如下：在已定义的模型粗糙结构域和嵌套域内运行WRF的数据插值模块metgrid，读取区域内的网格坐标，对ungrib运行后得到的中间格式气象数据进行水平插值，具体采用双线性插值法，公式如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步
7.根据权利要求6所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤6)的具体方法如下：根据中尺度数值模拟前处理结果，基于待模拟区域的地形地貌特征，调整WRF模式的输入数据，选定适配的参数化方案、eta垂直层数、边界条件后，扩充中尺度网格所包含的气象数据，运行WRF的预处理程序real，读取预设的气象及地表数据，该数据包括降雨、空气湿度、地表植被类型、土壤湿度，采用双三次插值法，选取目标格点为(a,b)，由周围最邻近的16个网格点构成一个4x4的邻域网格，邻域网格中的格点位置分别为(ai,bj)，对应的气象要素和地表要素值为f(ai,bj),在水平方向和垂直方向分别进行插值，插值方法如下：
8.根据权利要求7所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤7)的具体方法如下：根据选定的静态地形数据下的地表及中尺度模型中的干空气静力组分压力，计算中尺度模型的质量垂直坐标，公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤1)的具体方法如下：结合待模拟区域的地形特征及模拟需求，从usgu或modis中选取适配的静态地形数据类型，所述模拟需求包括模拟的尺度、精度要求、数据的可用性和覆盖范围、时间频率中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤2)的具体方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤3)的具体方法如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤4)的具体方法如下：在已定义的模型粗糙结构域和嵌套域内运行wrf的数据插值模块metgrid，读取区域内的网格坐标，对ungrib运行后得到的中间格式气象数据进行水平插值，具体采用双线性插值法，公式如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于中尺度模式的静态地形数据处理方法，其特征在于，步骤5)的具体方法如下：根据待模拟区域内中尺度网格模型分布特征，配置wrf的前处理模块wps指定后续中尺度数值模拟计算过程中的参...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玮，徐栋，孙静，薛飞飞，吴俣祺，张子荣，许昌，袁红亮，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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