【摘 要】
:
准确的风速预测在天气预报精度的提高、气象灾害的预警以及清洁风电的发展等方面至关重要。在风电领域,准确的短期风速预测可以让运营商对风电场的整体运行进行合理调控,维持稳定的供能并降低对电网的冲击。随着国内陆上风电场向低风速区逐步发展,越来越多的风电场选址在山地区域。由于地形变化等因素的影响,山地区域容易产生尾流效应并出现流动分离再附、剪切流等复杂的流动现象。因此,为了保障山区风电场的安全平稳运行,亟需
【基金项目】
:
国家自然科学基金面上项目“复杂山地条件下的超高层建筑风效应及气动优化研究”(51878104); 中国自然科学基金青年基金项目“台风过程下大跨度悬索桥颤振自适应翼板气动控制理论研究”(51808075); 国家重点研发计划课题“雪上项目场地环境要素影响评估与临场决策辅助支持系统”(2019YFF0301904);
论文部分内容阅读
准确的风速预测在天气预报精度的提高、气象灾害的预警以及清洁风电的发展等方面至关重要。在风电领域,准确的短期风速预测可以让运营商对风电场的整体运行进行合理调控,维持稳定的供能并降低对电网的冲击。随着国内陆上风电场向低风速区逐步发展,越来越多的风电场选址在山地区域。由于地形变化等因素的影响,山地区域容易产生尾流效应并出现流动分离再附、剪切流等复杂的流动现象。因此,为了保障山区风电场的安全平稳运行,亟需发展准确预测短期风速的方法。针对以上问题及需求,本文进行了相关的研究工作,主要内容及成果总结如下:(1)提出了采用无信息泄漏数据预处理策略的单点短期风速预测方法。考虑到传统的组合预测模型普遍存在数据泄露问题,风速实测数据中也存在一定程度的噪音成分,本文提出了由有效信息筛选模块、基于模态分解原理的实时滚动分解模块以及结合注意力机制的双向长短期记忆网络(Bi-LSTM-Attention)预测模块三部分组成的短期风速预测方法,该方法规避了数据泄露的风险,并对噪音成分进行了有效处理。利用实测风速数据验证了该方法在单步及多步风速预测情况下的有效性,研究结果显示,该方法能在没有未来信息泄露的前提下实现对风速有效成分的准确预测,且该方法所采用的Bi-LSTM-Attention预测模块较传统神经网络精度更高。此外,探究了不同分解算法对该方法预测性能的影响程度,确定了适用于该方法的最优分解算法。(2)建立了能同时处理风速时空信息的多点风速同步预测神经网络模型。目前对于风速时空相关性的处理方式大部分仍采用时间与空间信息分开建模的策略,本文提出的时空风速预测模型融合了卷积长短期记忆网络(Conv LSTM)、残差网络(Res Net)以及1×1三维卷积各自的优点,能够同时提取空间多点风速之间的时空相关性,并利用四维时空风速数据开展多点风速风向同步预测的工作。本文利用理想三维山体的大涡模拟瞬态数据验证了该模型在理想山地地形、较小的测点间距情况下的时空风速预测性能。研究结果表明,该预测模型及其衍生模型能够实现高精度的时空风速预测,且局部误差的空间分布符合现实物理规律。(3)研究了复杂山地的风场分布特性并探究了复杂地形对时空预测模型性能的影响。本文采用CDRFG(Consistent Discretizing Random Flow Generation)方法生成了与风洞试验一致的风剖面,利用风洞试验数据验证了大涡模拟结果的准确性,分析了典型风向下平均风速、加速效应和名义湍流强度等物理量的空间分布规律。结果表明,复杂山地区域的平均风速、加速效应以及名义湍流度均极大地受地形变化所带来的影响。在此基础上,将本文提出的时空风速预测模型及其衍生模型推广到了复杂山地地形下,探究了上述模型在复杂地形下的适用性以及在空间上的局部误差分布规律。结果表明,在考虑更大的测点间距、更少的测点数量、更复杂的地形条件以及更弱的空间相关性等条件下,本文所提时空风速预测模型依然具有较好的适用性,局部误差呈现出明显的受地形影响的分布规律,说明复杂地形对时空风速预测模型的预测精度有一定程度的影响。
其他文献
随着我国城市化进程的快速推进,在高烈度地震区的各大中城市,越来越多的多层及高层钢框架结构建筑物已建设落成。为了实现地震韧性城市灾后快速反应决策,结合地震观测加速度响应对钢框架结构在地震过程中的状态进行估计是十分必要的。本文以钢框架结构为研究对象,提出了两种状态估计方法,分别是最大层间位移角估计方法和梁端动应变响应估计方法。建筑结构的最大层间位移角是衡量其抗震性能的关键参数,且与结构的地震损伤密切相
随着建筑业的发展,大量应用高强钢不仅可以节省材料,提高结构性能表现,也可响应国家的“双碳”政策。高强钢比普通钢在结构安装效率、经济社会效益和环保效益上都有着更为明显的优势。在本文中,高强钢指的是名义屈服强度不小于460MPa,同时具有良好韧性、延性以及加工性能的结构钢材。另外,火灾是影响钢结构服役性能的常见灾害之一。当经历火灾的钢结构没有发生倒塌,需要对其火灾后剩余承载性能进行准确评估。目前,关于
我国生活垃圾产生量逐年上升,约占全球垃圾总量的15.8%。垃圾分类近年来成为热点话题,它具有社会、经济、生态等几方面的效益。重庆市作为46个垃圾分类试点城市之一,在开展初期取得了一定成果,但也存在许多问题。垃圾分类体系由分类投放、分类收集、分类运输和分类处理等四个环节构成。本研究聚焦垃圾分类的前端投放收集和末端处理环节,一方面,对重庆市及其中心城区垃圾分类开展现状做调研总结,并且选定产生80%以上
木材作为传统的建筑材料,具有环保、可再生等优点,但随着全球木材资源数量和质量的下降,越来越有必要探索新的建筑材料。重组竹(Bamboo scrimber)是一种具有良好力学性能的新型复合材料,可以用于梁、柱等结构构件。重组竹可胶结成工字形截面构件和箱形截面构件等薄壁构件,以充分利用材料的性能。目前已有一些关于重组竹构件的性能研究,但对于重组竹梁柱节点的性能研究还较少,而在梁柱结构体系当中,节点的受
双酚S(BPS)作为双酚A的替代品,被广泛地用于工业生产和社会生活,由于难以自然降解,在环境基质中逐渐累积,对人类健康造成潜在威胁。传统的催化氧化、生物降解以及吸附等方法不能有效、快速、安全地将其从水环境中去除,开发一种高效、安全的双酚S去除技术对人类健康和环境保护具有重要的理论与应用价值。近年来,金属有机骨架(MOFs)以其巨大的比表面积、可调节修饰的孔径结构以及良好的稳定性,在吸附技术研究中得
随着城镇化进程的不断推进,我国每年会产生大量的剩余污泥(WAS)和垃圾渗滤液。剩余污泥作为污水处理厂的副产物,包含有机质的同时也含有重金属、微塑料、持久性有机污染物等有害物质,垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水,含有高盐分、重金属、腐殖质和病原菌等有毒有害物质,如果不对剩余污泥和垃圾渗滤液进行适当的处理处置,会造成资源浪费以及二次环境污染。厌氧消化(AD)被认为是从有机废弃物中回收能量的可持续途径,同
在“双碳”战略的指引下,我国风能开发得到迅速发展,已经成为新能源利用的主要方式之一。但是在大型风电场中,风机将风能转化为机械能的过程会使得风机下游产生低风速、高湍流的尾流区域,从而使得位于该区域风机损失较大发电功率并遭受更大的疲劳荷载。因此研究尾流效应具有重要的学术和工程意义。本文主要开展考虑偏航及不同排布方式的多风机尾流数值仿真与解析模型研究。基于致动线(Actuator line model,
我国农作物秸秆资源十分丰富,从这些秸秆废弃物中利用厌氧消化技术生产可再生能源(如生物甲烷)具有相当大的吸引力,这个办法既实现了秸秆废弃物的资源化管理,又对满足日益增长的能源需求具有重要意义。然而,这类生物质由于复杂结构导致的低水解率及在高有机负荷条件下易酸败等问题,其厌氧消化的能源回收效益时常受到限制。鉴于此,本文选择麦秸秆作为代表性的木质纤维素底物,首先研究了过氧化钙(CaO2)预处理耦合零价铁
铊(Tl)是一种高毒性微量元素,被多个国家列为优先污染物。尽管铊在自然环境中的含量非常低,然而快速工业化导致全球每年向自然界释放约数千吨Tl,造成了严重的环境污染。近十年来,我国北江、嘉陵江等多处主要河流的饮用水源相继发生了Tl污染事件,引起了广泛的社会关注。此外,灌溉、污泥施用以及金属矿的开采和冶炼作业也导致了我国工业厂区和矿区附近土壤长期受到废水排放造成的Tl污染,对居民健康构成严重威胁。大量
“双碳目标”背景下,减污降碳协同增效成为了污水处理行业的迫切需求,因此污水处理厂在提标改造的过程中如何兼顾当前技术水平下的出水质量、运行成本和环境影响成为了重要的课题。然而目前国内外数学模拟技术主要应用于工艺参数的优化,缺乏对水质、运行成本和环境影响的全方位评估分析。基于此,本研究通过对污水厂运行数据的总结及原位调研等方式,分析了污染物的迁移规律及污水厂耗用情况,识别了影响脱氮效能的关键进水特征参