[發明專利]基于插值方法的風資源分布的獲取方法

有效

• 申請號: 201410247853.5
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104112062B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 喬穎;魯宗相;汪寧渤;呂清泉;路亮;趙龍
• 申請（專利權）人: 清華大學;國家電網公司;國網甘肅省電力公司;甘肅省電力公司風電技術中心
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G06Q50/06
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司44311
• 代理人: 哈達

技術領域

本發明屬于風力發電與風資源領域，尤其涉及研究風資源的空間分布特點的獲取方法。

背景技術

在風電大規模并網背景下，由于風電具有的波動性和隨機性，給傳統電力系統的安全穩定運行帶來巨大挑戰。作為風電各研究領域基礎的風電、風資源的特性分析及建模工作變得尤為重要。充分了解不同區域的風資源、風電出力的共性與特性，把握其中的內在規律并建立相應的模型描述，將為風電集群控制、調度運行提供重要的參考信息。

插值模型經常被用于對氣象數據的降尺度處理、資料同化、初始場構建中，其中以距離反比加權法應用最為廣泛，但是這種方法依賴于物理相似性和距離之間的反相關關系。

由于忽略了外圍地形及氣象因素對模型的影響，單考慮引入描述局部地形起伏的參數的方法的精度比較有限。考慮復雜的序列特征會使模型復雜度大大增加且對序列要求較多。統計模型往往難以描述地形、氣象等對資源特點的作用規律，一般只能給出各物理量長時間均值之間的規律性關系，而無法對內在物理原理進行透徹刻畫。

發明內容

綜上所述，確有必要提供一種計算精度更高的的風資源分布的獲取方法。

一種基于改進插值方法的風資源分布的獲取方法，主要包括以下步驟：計算測風塔之間的相關系數，采用最短距離聚類方法對測風塔進行第一輪分組；在第一輪分組后，在各組內部以測風塔風速均值之差的絕對值為衡量標準進行第二輪分組；利用反距離加權插值方法對同一組內的測風塔計算待測點風速序列。

相對于現有技術，本發明提供的風資源分布的獲取方法，基于歷史實測序列，并通過引入最短距離聚類方法，對測風塔進行實時分組，保證一組內的測風塔序列在波動規律上和數值上都有較高的相似性，提高了計算精度。

附圖說明

圖1為本發明提供的改進插值算法進行風資源分布模型建立的流程圖。

圖2為對未知點的測風序列進行計算的整體流程示意圖。

圖3為利用相關系數分組制定不同分組數量時的分組情況。

圖4為增加對數值要求后不同閾值下的分組結構。

圖5為利用所有測風塔進行插值得到的風速數值平均絕對誤差。

圖6為利用所有測風塔進行插值得到的風向平均絕對誤差。

圖7直接應用實際序列進行插值得到的風速數值平均絕對誤差。

圖8直接應用實際序列進行插值得到的風向平均絕對誤差。

具體實施方式

下面根據說明書附圖并結合具體實施例對本發明的技術方案進一步詳細表述。

請參閱圖1，本發明提供的改進插值算法進行風資源分布的獲取方法主要包括如下步驟：

步驟1，將任意兩個測風塔的風速序列看作兩個隨機變量，計算測風塔之間的相關系數，采用最短距離聚類方法對測風塔進行第一輪分組。

具體的，可在每個整小時點用前6個小時的歷史數據對各個測風塔進行第一輪分組。

系統聚類方法的基本思想是按照某種標準計算各類別之間的相似程度(或距離)，然后對待分類的樣品不斷將最為相近的兩類合并為一類，同時重新計算新類和其他類的相似程度(或距離)，如此循環進行，直至樣品的類別數達到設定值為止。具體的系統聚類方法又包含多種形式。本實施例中，只考慮風速序列之間的簡單關系，為了實現初步的前期數據分組目標，故采用最短距離方法進行聚類分組。

根據最短距離聚類法的定義，類與類的距離為兩類中所有個體之間距離的最小值，則類G_p和類G_q之間的距離D_pq表示為：

其中，在此基礎上，構造待聚類的m個元素的距離矩陣(m×m)，然后在此矩陣的非對角元素中，對距離最小的對象G_p和G_q進行歸并，得到新類G_r＝{G_p,G_q}，然后按公式

d_rk＝min{d_pk,d_qk}(k≠p,q)(2)

計算新類G_r與原來各類之間的距離，如此可得到一個新的(m-1)階距離矩陣；類似地，再找到新距離矩陣中最小的d_ij，然后把對應的類G_i和G_j歸并，并計算新類與其他類的距離，如此進行下去，直至總類別數量達到預定值為止。

將兩個測風塔的風速序列看作兩個隨機變量X、Y，則兩個測風塔的相關系數如式(3)所示