[發明專利]一種基于概率統計的平均風向計算方法

有效

• 申請號: 201611015169.X
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106780104B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 劉志遠;李良縣;郁永靜;劉穎蓮
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 吳中偉

本發明涉及風力發電領域，提供了一種基于概率統計的平均風向計算方法，使工作人員快速、準確的確定某段時間的平均風向。本發明步驟概括起來為：將一段時間內實測的風向按16個風向扇區進行概率統計，以發生概率最大的風向扇區對應的中心風向值作為該段時間的平均風向，并對不合理的平均風向值進行修正。本發明適用于從事風電場工程設計的設計單位。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，特別涉及一種基于概率統計的平均風向計算方法。

背景技術

一、名詞解釋

⑴風向：風吹來方向。測風塔實測風向數據記錄間隔一般為10分鐘，即間隔10分鐘保存一次數據，單位一般采用(°)。

⑵方位：方向位置。將360°圓周以22.5°為間隔劃分為16個風向扇區，每個扇區對應一個方位，分別為：N(正北)、NNE(東北偏北)、NE(東北)、ENE(東北偏東)、E(正東)、ESE(東南偏東)、SE(東南)、SSE(東南偏南)、S(正南)、SSW(西南偏南)、SW(西南)、WSW(西南偏西)、W(正西)、WNW(西北偏西)、NW(西北)、(NNW西北偏北)。

二、背景說明

風電是目前最具有發展前景的可再生清潔能源之一，相比其他形式的可再生能源，具有技術成熟、成本相對較低、對環境影響較小等優勢。隨著并網與消納等“下游因素”影響日益凸顯，我國風電“版圖”正在發生變化，即發展熱點由風能資源豐富區逐步轉向并網條件相對較好的低風速地區，主要集中在我國中南和西南地區。

我國低風速地區的顯著特點為：資源條件較差、地形條件復雜、氣候條件惡劣等。因此，如何保證低風速風電場風能資源評估工作的精細化、科學化、準確化對風電場規劃設計、風功率預測、后評估等工作起著至關重要的作用。

風電場場址范圍內代表性測風塔的實測數據可真實客觀地反映該區域的風能資源情況，是進行風能資源評估的基礎。《風電場風能資源評估方法》(GB/T 18710-2002)明確規定：進行風能資源評估時，應取得至少連續一年完整的風場逐小時數據，并且實測數據應具有長期代表性。但實際工程中，測風塔數據質量難以保證，主要存在以下幾方面問題：

①高海拔山地風電場，受冰凍及其他因素影響，測風設備會出現故障或停測現象，導致測風數據存在大量缺測或不合理數據，必須進行缺測、不合理數據的插補替換。

②代表性測風塔測風年一般不是平風年(即為大風年或小風年)，實測數據不能反映該地區長期的平均水平，必須進行代表年訂正。

③風電場開發業主實際需要，項目前期工作開展階段測風塔實際收集數據未滿一年，需要將實測數據延長至滿一年。

針對以上問題，通常的解決辦法是根據臨近測風塔、當地參證氣象站或中尺度數據進行測風塔數據的插補、替換、延長以及代表年訂正。

當目標測風塔周圍沒有其他參照測風塔時，以上工作只能依據參證氣象站或中尺度數據進行，而參證氣象站或中尺度數據記錄值均為小時平均值，因此需要首先統一兩者的時間尺度，然后建立相關關系。小時平均風速一般直接采用算數平均方法直接計算得到，而小時平均風向的計算方法則有多種。

目前，最常用的方法有：算術平均法、首風向代表法以及利用專業測風數據分析軟件。其中首向代表法是直接取該小時內的第一個10分鐘風向代表本小時段的平均風向；算術平均法是取該小時內的6個10分鐘平均風向值得算術平均值作為本小時段的平均風向。實際工程設計中，設計單位通常采用北京木聯能軟件技術有限公司開發的測風數據驗證和評估軟件直接進行小時平均風向計算，該軟件小時平均風向的計算原理為矢量平均法，即首先將風向按單位長度投影到X軸和Y軸，同時將加上對應風速權重，再對這些風向在X軸和Y軸上的投影分別求平均值，最后在進行矢量求和。2012年，韓爽等人提出經過多次數據篩選，剔除偏離主風向較遠的個別數據，形成優化矢量平均法。