Sannolikhetsprognoser för nedisning på vindturbiner

Relevanta dokument
Sannolikhetsmodellering av is på vindkraftverk genom deterministisk sampling

Metodkonferensen Norrköping, Osäkerheter i hydrologiska modeller

Nedisningsprognoser för vindkraft. Vintervind mars 2008 i Åsele

MetCoOp och Arome en mesoskalig operationell. väderprognos. Heiner Körnich, Meteorologisk Metodkonferens, Norrköping, 26/9/2013

Storskaliga fenomen: Monsun, jetströmmar, Rossbyvågor, NAO och ENSO. Marcus Löfverström

Samarbetsprojekt mellan:

Mätningar och indata Hur modellerna är uppbyggda Felkällor Statistiska tolkningar Ensembler Starka/Svaga sidor. Vad Mäts?

Modeller för små och stora beslut

Hydrologiska prognosoch varningstjänsten SMHI

SMHIs nederbördsmätning

Meteorologi - Grunder och introduktion - Meteorologiska modeller och prognoser

Klimatförändringen inverkan idag och i framtiden

Extreme Forecast Index

SKELLEFTEÅ KRAFTS VINDKRAFTSSATSNINGAR DÅTID, NUTID OCH FRAMTID

Ljudmätningar examensarbete

Elin Sjökvist och Gustav Strandberg. Att beräkna framtidens klimat

Dagens system: klimatologisk ensemble

Meteorologi. Läran om vädret

Elin Sjökvist och Gustav Strandberg. Att beräkna framtidens klimat

Klimatscenarier och klimatprognoser. Torben Königk, Rossby Centre/ SMHI

Vindkraft och ML. - hur kan vindkraft dra nytta avml

Klimatförändringen inverkan idag och i framtiden

Projekt: Vindmodellering genom nedskalning av Eta-modellen Statusrapport 1 juni

Klimatscenarier för analys av klimatpåverkan

Vädrets makter. Föreläsning 6 Djup konvektion, superceller och tromber Tropisk meteorologi och orkaner Väderprognoser

Högvattenstånd vid Åhuskusten Nu och i framtiden

Program Vindkraft i kallt klimat

Sannolikhetsprognoser för solelproduktion

Rymden för SMHI och din vardag. Jordobservationer för väder, vatten och klimat

Varningstjänsten på SMHI. Ida Dahlström

Väderlära: Luftmassor & fronter, lågtryck & högtryck, åska. Marcus Löfverström

Isens inverkan på vindkraftsvingar

Korrektion av systematiska fel i meteorologiska prognoser: en förstudie om vårflodsprognoser

Hur ser det förändrade klimatet ut? Extremare väder?

Svenska fysikersamfundet 1 oktober. Klimat- och väderprognoser i relation till gymnasiefysikens ämnesplan

Klimatförändringen inverkan idag och i framtiden

ISIS2 Satellit- och meteorologibaserad undersökning av snö för rennäringens behov

Pluviala översvämningar, Jönköping Extrem nederbörd: dåtid nutid framtid

Slutrapport Bromma Flygplats

Väder och vinterväghållning på Trafikverket Pertti Kuusisto Nationell samordnare VViS

Tidsserier och vattenkraftoptimering presentation

PILOTPROJEKT HAVSNÄS FÖRST AV DE STORA

Simulering av möjliga klimatförändringar

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

Vilket väder vi har med tonvikt på nederbörd

Den nya Nordiska landhöjningsmodellen

2 Väder. Weather. Väder Statistisk årsbok Statistiska centralbyrån

Nederbörd. VVRA05 Vatten 1 Feb 2019 Erik Nilsson, TVRL

Klimatsimuleringar. Torben Königk, Rossby Centre/ SMHI

Sammanfattning till Extremregn i nuvarande och framtida klimat

Klimat- Modellering och Beräkningar. Marco Kupiainen. KTH, 3 oktober Rossby Centre, SMHI. Matematiska institutionen, Linköpings Universitet

Vindpotentialen i Sverige på 1 km-skala

Hydrologiska Prognosmodeller med exempel från Vänern och Mölndalsån. Sten Lindell

Möjligheter och utmaningar i användandet av klimatscenariodata

Ljudpåverkan vid nedisning av vindkraftverk Vindkraftsforskning i Fokus Uppsala 6-7 Oktober

Carl-Fredrik Lindberg, ABB Corporate Research. Automation Scandinavia, Trådlös kommunikation i industrin - ett PiiA-projekt

Det finns alltså flera skäl till att motverka och förutse isbildning i det fall risk föreligger.

Klimatscenarier för Sverige beräkningar från SMHI

Vädervarningskriterier f o m VÄDERVARNINGSKRITERIER 2002

Preliminära resultat. Ljudutbredning Påverkan av väder och vind. Vad bestämmer ljudutbredningen? Hur väl stämmer beräkningsmetoden?

Ljudutbredning Påverkan av väder och vind

Långvarig torka kontra extrem nederbörd

Resultat spillningsinventering av älg och rådjur inom Skärgården ÄFO 2019

Hav möter Land I ett förändrat klimat, men var? Erik Engström Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut

Två klimatmodeller, motsatta slutsatser

Nowcasting - VM i Falun 2015

Storskalig cirkulation (Hur vindar blåser över Jorden)

Intensiv nederbörd och hydrologisk risk: mot högupplösta flödesprognoser Jonas Olsson

Vad styr spridningen av luftföroreningar? Vilken meteorologi skall användas? Normalväder, typväder, medelväder, flexa år?

Optimera underhållet och maximera livslängden

Barley yellow dwarf virus and forecasting BYDV using suction traps

Ny europeisk vindatlas a ndrar fo rutsa ttningarna fo r vindkraft!?

Drift och underhåll för svenska förhållanden

Indikatorer för utvecklingen av de Europeiska energisystemen

Namn: Fysik åk 4 Väder VT Väder Ex. Moln, snö, regn, åska, blåst och temperatur. Meteorologi Läran om vad som händer och sker i luften

Övervintring I höstvete, Hur kan vi förutse detta om vi råkar veta hur vädret blir?

Hydrologiska prognos- och varningstjänsten, SMHI

Monte Carlo-metoder. Bild från Monte Carlo

Värme, kyla och väder. Åk

Resultat spillningsinventering av älg och rådjur inom Norrtälje Norra ÄFO 2016

Energimyndighetens arbete med vindkraft. Anders Björck och Fredrik Dahlström Energimyndigheten

Klimatet i framtiden Våtare Västsverige?

Framtidsklimat i Hallands län

Atmosfäriska systemet, väder

Frågeställningar vid vindkartering: Var blåser det? Varför blåser det som det gör?

eller

RCP, CMIP5 och CORDEX. Den nya generationen klimatscenarier

version januari 2019 Manual SMHI klimatdata

Referensuppdrag översvämningskartering

Per-Olof Sjölander Vägverket Driftledare Dalarna

De nya klimattärningarna och klimatets allt värre ytterligheter Av James Hansen, Makiko Sato, and Reto Ruedy Augusti 2012

Semesterväder vad säger statistiken

Balansering av elsystemet - nu och i framtiden

Sveriges bruttonationalprodukt Årsdata. En kraftig trend.

Patrick Eriksson Rymd- och geovetenskap Chalmers tekniska högskola. Vad väger ismoln?

Räkna F. Petter Wallentén. Lund University Dep. of Building Physics

H 2 O. (Av)isning av vingar på vindkraftsverk. Functional Surfaces group Halmstad. Vindforsk Vindforsk Lars BååB. Halmstad University

Dimensionerande nederbörd igår, idag och imorgon Jonas German, SMHI

SRJ-Bladet. Årgång 68 Nr

Experimentella metoder, FK3001. Datorövning: Finn ett samband

Transkript:

Sannolikhetsprognoser för nedisning på vindturbiner Tema Vindresurs 2018-11-08 Jennie Molinder Uppsala Universitet Kontakt: jennie.molinder@geo.uu.se

Motivation Kan sannolikhetsprognoser av istillväxt minska fel i produktionsprognoser i kallt klimat? Bättre isprognos: Þ Bättre produktionsförlustprognos Þ Bättre produktionsprognos Sannolikhetsprognoser ger även en uppskattning om osäkerheten i prognosen

När sker istillväxt på vindturbinens vingar? I moln eller dimma vid låga temperaturer Vid underkylt regn Vid snöfall eller hagel om tillräckligt mycket fukt finns

Modellkedja ECMWF Global modell HARMONIE- AROME Baserad på Makkonen + vinderosion, smältning shedding, sublimation, ispåbyggnad pga snö, hagel och molnis Statistisk modell

Modellkedja Osäkerheter i modellkedjan - sannolikhetsprognoser

Sannolikhetsprognos Första studie: Fokus på initial - och representationsfel

Första studie Två veckor vintern 2011/12 Observationer 10 stationer med meteorologiska mätningar (+ ismätningar) 3 stationer med produktionsdata 60-100 m över marken

Initialtillstånd-ensemble HarmonEPS 11 medlemmar, 10 med perturberade initialtillsånd ECMWF EPS-ränder Prognos 06 UTC+ 0-42 (18-42) timmar (för elhandeln) 2.5 km horisontell upplösning

Initialtillstånd-ensemble HarmonEPS 11 medlemmar, 10 med perturberade initialtillsånd ECMWF EPS-ränder Prognos 06 UTC+ 0-42 (18-42) timmar (för elhandeln) 2.5 km horisontell upplösning Production (MW) 2 1.5 1 0.5 ENS Obs 0 28/12 30/12 01/01 03/01 05/01 07/01 09/01 Time (dd/mm)

Modell/faktisk terräng Position av moln tid/rum etc. Grannmetoden

Grannmetoden Grannmetoden - horisontell 25 närmaste gridpunkterna Lika troliga Modell/faktisk terräng Position av moln tid/rum etc. Production (MW) Kombinerad grannmetod + ensemble 2 1.5 1 0.5 Site B 2011 2012 Obs. Prognos 0 28/12 30/12 01/1 03/1 05/1 07/1 09/1 Time (dd/mm)

Minskat prognosfel Kombination av metoderna ger bäst resultat RMSE (medel av ensemblemedlemmar): Kombination Produktion (MW) Deterministisk 0.46 26 Grannmetod 0.44 23 Ensemble 0.44 21 Ensemble+Grann 0.41 21 Prod. förlust (%) Probabilistic forecasting of wind power production in cold climates: A case study https://doi.org/10.5194/wes-2017-28

Minskat prognosfel Kombination av metoderna ger bäst resultat RMSE (medel av ensemblemedlemmar): Kombination Produktion (MW) Deterministisk 0.46 26 Grannmetod 0.44 23 Ensemble 0.44 21 Ensemble+Grann 0.41 21 Prod. förlust (%) HarmonEPS data finns tillgänglig fr.o.m. November 2016 och framåt Probabilistic forecasting of wind power production in cold climates: A case study https://doi.org/10.5194/wes-2017-28

Andra studie: Ismodell-ensemble Fokus på ismodellens osäkerheter

Ismodell-ensemble Osäkerheter i parametrar i modellen (Medel + STD) Ensemblekörningar Osäkerhet i prognosen Figure based on: Ensemble for deterministic sampling with positive weights, 2016, A. Sahlberg. http://uu.divaportal.org/smash/get/diva2:941626/fulltext01.pdf

Ismodell-ensemble Deterministisk sampling optimerar antalet modellkörningar antalet sampel från osäkerhetsfördelningen Figure based on: Ensemble for deterministic sampling with positive weights, 2016, A. Sahlberg. http://uu.divaportal.org/smash/get/diva2:941626/fulltext01.pdf

Ismodell-ensemble Deterministisk sampling för 5 parametrar - Ensemble med 9 medlemmar,1 control och 8 perturberade (jämfört med ~10000 som krävs vid slumpmässig sampling) - Mindre beräkningstid - Lättare känslighetstester Slumpmässig sampling och deterministisk sampling ger i vårt fall väldigt lika resultat

Testperiod och observationer Vintern 2013/14 och 2014/15 HarmonEPS (endast CM) (HARMONIE-AROME 40h1.1) 06 UTC + 0-42 (18-42) timmar Observationer 4 stationer med produktionsdata meteorologiska mätdata Finns ismätningar osäkra - Verifierar mot prod. förlust

Osäkra parametrar i ismodellen Fem parametrar baserat på litteraturstudier MVD Droppstorlek, påverkar hur bra isen sätts samman samt kollisionseffektiviteten IFP Is faller av vid smältning WE Vinderosion Nu Nusselt number, påverkar hur bra isen sätts samman samt sublimationen β Påverkar hur bra snö och snöhagel fastnar på vingen

Resultat Minskat prognosfel RMSE produktionsförlust (MW) Period 1, 2013-2014 Site A B C D CM 0.52 0.48 0.33 0.44 Det. sampling (Ensemble mean) 0.42 0.45 0.29 0.42 RMSE minskar mellan 5 och 25% Period 2, 2014-2015 Site A B C D CM 0.44 0.38 0.40 0.42 Det. sampling (Ensemble mean) 0.33 0.31 0.31 0.32

Resultat Sannolikhetsprognos 2.5 2 +/- 2 std +/- 1 std EM Obs Prodcution loss (MW) 1.5 1 0.5 Osäkerheten i prognosen, eller sannolikheten för en viss produktionsförlust kan fås från ensemblen 0 01/01 03/01 05/01 07/01 09/01 11/01 13/01 15/01 17/01 19/01 21/01 Date (dd/mm)

Sammanfattning Sannolikhetsprognoser kan användas för att minska felet i produktionsprognoser för vindenergi i kallt klimat De tre sannolikhetsprognosmetoderna som testats, Grannmetoden, Initialtillstånd-ensemble samt Ismodell-ensemble, ger alla en förbättrad prognos Sannolikhetsprognoser ger även en uppskattning om osäkerheten i prognosen och då bättre underlag för att fatta beslut