A Wind and Structural Health Monitoring System (WASHMS) has been installed in the Tsing Ma suspension Bridge in Hong Kong with one of the objectives being the verification of analytical processes used in wind-resistant design. On 2 August 1997, Typhoon Victor just crossed over the Bridge and the WASHMS timely recorded both wind and structural response. The measurement data are analysed in this paper to obtain the mean wind speed, mean wind direction, mean wind inclination, turbulence intensity, integral scale, gust factor, wind spectrum, and the acceleration response and natural frequency of the Bridge. It is found that some features of wind structure and bridge response are difficult to be considered in the currently used analytical process for predicting buffeting response of long suspension bridges, for the Bridge is surrounded by a complex topography and the wind direction of Typhoon Victor changes during its crossing. It seems to be necessary to improve the prediction model so that a reasonable comparison can be performed between the measurement and prediction for long suspension bridges in typhoon prone regions.
In this study, we analyzed the spatial and temporal distribution of wind resources over Korea based on hourly observational data recorded over a period of 5 years from 457 stations belonging to Korea Meteorological Administration (KMA). The surface and 850 hPa wind data obtained from the Korea Local Analysis and Prediction System (KLAPS) and the Regional Data Assimilation and Prediction System (RDAPS) over a period of 1 year are used as supplementary data sources. Wind speed is generally high over seashores, mountains, and islands. In 62 (13.5%) stations, mean wind speeds for 5 years are greater than $3ms^{-1}$. The effects of seasonal wind, land-sea breeze, and mountain-valley winds on wind resources over Korea are evaluated as follows: First, wind is weak during summer, particularly over the Sobaek Mountains. However, over the coastal region of the Gyeongnam-province, strong southwesterly winds are observed during summer owing to monsoon currents. Second, the wind speed decreases during night-time, particularly over the west coast, where the direction of the land breeze is opposite to that of the large-scale westerlies. Third, winds are not always strong over seashores and highly elevated areas. The wind speed is weaker over the seashore of the Gyeonggi-province than over the other seashores. High wind speed has been observed only at 5 stations out of the 22 high-altitude stations. Detailed information on the wind resources conditions at the 21 stations (15 inland stations and 6 island stations) with high wind speed in Korea, such as the mean wind speed, frequency of wind speed available (WSA) for electricity generation, shape and scale parameters of Weibull distribution, constancy of wind direction, and wind power density (WPD), have also been provided. Among total stations in Korea, the best possible wind resources for electricity generation are available at Gosan in Jeju Island (mean wind speed: $7.77ms^{-1}$, WSA: 92.6%, WPD: $683.9Wm^{-2}$) and at Mt. Gudeok in Busan (mean wind speed: $5.66ms^{-1}$, WSA: 91.0%, WPD: $215.7Wm^{-2}$).
Climate change and environmental pollution are becoming serious due to the use of fossil energy. For this reason, renewable energy systems are increasing, especially photovoltaic systems being more popular. The photovoltaic system has characteristics that are affected by ambient weather conditions such as insolation, outside temperature, wind speed. Particularly, it has been confirmed that the performance of the photovoltaic system decreases as the module temperature increases. In order to grasp the influence of the module temperature in advance, several researchers have proposed the prediction models on the module temperature. In this paper, we predicted the module temperature using the aforementioned prediction model on the basis of the weather conditions in Incheon, South Korea during July and August. The influence of weather conditions (i.e. insolation, outside temperature, and wind speed) on the accuracy of the prediction models was also evaluated using the standard statistical metrics such as RMSE, MAD, and MAPE. The results show that the prediction accuracy is reduced by 3.9 times and 1.9 times as the insolation and outside temperature increased respectively. On the other hand, the accuracy increased by 6.3 times as the wind speed increased.
The goal of this paper is to provide the specific forecasting steps and to explain how to design the forecasting architecture and training data sets to forecast very short-term wind power when the numerical weather prediction (NWP) is unavailable, and when the sampling periods of the wind power and training data are different. We forecast the very short-term wind power every 15 minutes starting two hours after receiving the most recent measurements up to 40 hours for a total of 38 hours, without using the NWP data but using the historical weather data. Generally, the NWP works as a predictor and can be converted to wind power forecasts through machine learning-based forecasting algorithms. Without the NWP, we can still build the predictor by shifting the historical weather data and apply the machine learning-based algorithms to the shifted weather data. In this process, the sampling intervals of the weather and wind power data are unified. To verify our approaches, we participated in the 2017 wind power forecasting competition held by the European Energy Market conference and ranked sixth. We have shown that the wind power can be accurately forecasted through the data shifting although the NWP is unavailable.
A reliable wind speed forecasting method is crucial for the applications in wind engineering. In this study, the generalized S-transform (GST) is innovatively applied for wind speed forecasting to uncover the time-frequency characteristics in the non-stationary wind speed data. The improved grey wolf optimizer (IGWO) is employed to optimize the adjustable parameters of GST to obtain the best time-frequency resolution. Then a hybrid method based on IGWO-optimized GST is proposed to validate the effectiveness and superiority for multi-step non-stationary wind speed forecasting. The historical wind speed is chosen as the first input feature, while the dynamic time-frequency characteristics obtained by IGWO-optimized GST are chosen as the second input feature. Comparative experiment with six competitors is conducted to demonstrate the best performance of the proposed method in terms of prediction accuracy and stability. The superiority of the GST compared to other time-frequency analysis methods is also discussed by another experiment. It can be concluded that the introduction of IGWO-optimized GST can deeply exploit the time-frequency characteristics and effectively improving the prediction accuracy.
Wind plays an important role in cases of unexpected radioactive pollutant dispersion, deciding distribution and concentration of the leaked substance. The accurate prediction of wind has been challenging in numerical weather prediction models, especially near the surface because of the complex interaction between turbulent flow and topographic effect. In this study, we investigated the characteristics of atmospheric dispersion of radioactive material (i.e. 137Cs) according to the simulated boundary layer around the HANARO research nuclear reactor in Korea using the Weather Research and Forecasting (WRF)-Mesoscale Model Interface (MMIF)-California Puff (CALPUFF) model system. We examined the impacts of orographic drag on wind field, stability calculation methods, and planetary boundary layer parameterizations on the dispersion of radioactive material under a radioactive leaking scenario. We found that inclusion of the orographic drag effect in the WRF model improved the wind prediction most significantly over the complex terrain area, leading the model system to estimate the radioactive concentration near the reactor more conservatively. We also emphasized the importance of the stability calculation method and employing the skillful boundary layer parameterization to ensure more accurate low atmospheric conditions, in order to simulate more feasible spatial distribution of the radioactive dispersion in leaking scenarios.
Recently, wind energy is expanding to combination of computing to forecast of wind power generation as well as intelligent of wind powerturbine. Wind power is rise and fall depending on weather conditions and difficult to predict the output for efficient power production. Wind power is need to reliably linked technology in order to efficient power generation. In this paper, distributed power generation forecasts to enhance the predicted and actual power generation in order to minimize the difference between the power of distributed power short-term prediction model is designed. The proposed model for prediction of short-term combining the physical models and statistical models were produced in a physical model of the predicted value predicted by the lattice points within the branch prediction to extract the value of a physical model by applying the estimated value of a statistical model for estimating power generation final gas phase produces a predicted value. Also, the proposed model in real-time National Weather Service forecast for medium-term and real-time observations used as input data to perform the short-term prediction models.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.26
no.2
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pp.115-125
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2024
Wind is a meteorological factor that has a significant impact on agriculture. Gust cause damage such as fruit drop and damage to facilities. In this study, low-altitude wind speed prediction was performed by applying physical models to Local Ensemble Prediction System (LENS). Logarithmic Law (LOG) and Power Law (POW) were used as the physical models, and Korea Ministry of Environment indicators and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data were applied as indicator variables. We collected and verified wind and gust data at 3m altitude in 2022 operated by the Rural Development Administration, and presented the results in scatter plot, correlation coefficient, Root Mean Square Error (RMSE), Normalized Root Mean Square Error (NRMSE), and Threat Score (TS). The LOG-applied model showed better results in wind speed, and the POW-applied model showed better results in gust.
Wind farm development project contains high business risks because that a wind farm, which is to be operating for 20 years, has to be designed and assessed only relying on a year or little more in-situ wind data. Accordingly, long-term correction of short-term measurement data is one of most important process in wind resource assessment for project feasibility investigation. This paper shows comparison of general Measure-Correlate-Prediction models and neural network, and presents new method using neural network for increasing prediction accuracy by accommodating multiple reference data. The proposed method would be interim step to complete long-term correction methodology for Korea, complicated Monsoon country where seasonal and diurnal variation of local meteorology is very wide.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.42
no.5
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pp.1085-1092
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2017
In this paper, we propose a wind forecasting method that reflects wind characteristics to improve the accuracy of wind power prediction. The proposed method consists of extracting wind characteristics and predicting power generation. The part that extracts the characteristics of the wind uses correlation analysis of power generation amount, wind direction and wind speed. Based on the correlation between the wind direction and the wind speed, the feature vector is extracted by clustering using the K-means method. In the prediction part, machine learning is performed using the SVR that generalizes the SVM so that an arbitrary real value can be predicted. Machine learning was compared with the proposed method which reflects the characteristics of wind and the conventional method which does not reflect wind characteristics. To verify the accuracy and feasibility of the proposed method, we used the data collected from three different locations of Jeju Island wind farm. Experimental results show that the error of the proposed method is better than that of general wind power generation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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