[發(fā)明專利]一種風(fēng)向預(yù)測方法及風(fēng)力發(fā)電機組的偏航控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810259327.9
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108537372B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董密;田小雨;宋冬然;李力
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 李哲偉;朱繪

1.一種風(fēng)向預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟一、獲取待分析地區(qū)的歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)；

步驟二、對所獲得歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)進行圓形變量變換，得到歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)的正弦值和余弦值，在所述步驟二中，根據(jù)如下表達式對所述歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)進行圓形變量變換：

其中，和分別表示t時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)的正弦值和余弦值，表示t時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)；

步驟三、利用ARMA模型分別對歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)的正弦值和余弦值進行提前一步預(yù)測，得到下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)的正弦值和下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)的余弦值；

步驟四、將下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)的正弦值和下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)的余弦值進行圓形變量反變換，得到下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)；

其中，在所述步驟四中，根據(jù)如下表達式進行反變換確定所述下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)：

其中，表示預(yù)測的t+1時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)，和分別表示t+1時刻預(yù)測的風(fēng)向數(shù)據(jù)的正弦值和余弦值。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述方法還獲取待分析地區(qū)的歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)，并在步驟三中利用ARMA模型根據(jù)歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)預(yù)測下一時刻的風(fēng)速數(shù)據(jù)。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，預(yù)測下一時刻的風(fēng)速數(shù)據(jù)的步驟包括：

步驟a、對所述歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)進行去趨勢化處理，得到去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)；

步驟b、根據(jù)所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)，確定拖尾截尾模式；

步驟c、基于所述拖尾截尾模式，利用預(yù)設(shè)準(zhǔn)則對所述ARMA模型進行定階，確定自動回歸階數(shù)、滑動平均數(shù)階數(shù)和差分階數(shù)；

步驟d、基于所述ARMA模型，利用所述自動回歸階數(shù)、滑動平均數(shù)階數(shù)和差分階數(shù)根據(jù)所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)計算下一時刻的風(fēng)速數(shù)據(jù)。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟a中，根據(jù)如下表達式對所述歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)進行去趨勢化處理：

其中，表示t時刻的去趨勢化后的風(fēng)速數(shù)據(jù)，表示t時刻的風(fēng)速數(shù)據(jù)，表示風(fēng)速數(shù)據(jù)平均值。

5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述步驟a中，對去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢測，如果得到的去趨勢化數(shù)據(jù)不是平穩(wěn)的，則再次對該去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)進行差分并重新進行平穩(wěn)性檢測，直至得到的去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)是平穩(wěn)的。

6.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述步驟b中，

判斷所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)在達到特定階后是否能夠保持為零，其中，如果能夠，則判定所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)具有截尾性，否則判定所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)具有拖尾性；

判斷所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的偏自相關(guān)函數(shù)在達到特定階后是否能夠保持為零，其中，如果能夠，則判定所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的偏自相關(guān)函數(shù)具有截尾性，否則判定所述去趨勢化風(fēng)速數(shù)據(jù)的偏自相關(guān)函數(shù)具有拖尾性。

7.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述步驟c中，利用AIC準(zhǔn)則選取最小值來對所述ARMA模型進行定階。

8.一種風(fēng)力發(fā)電機組的偏航控制方法，其特征在于，所述偏航控制方法采用如權(quán)利要求1～7中任一項所述的方法來根據(jù)歷史風(fēng)向數(shù)據(jù)預(yù)測下一時刻的風(fēng)向數(shù)據(jù)。