一种测风塔覆盖范围统计分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种测风塔覆盖范围统计分析方法，主要包括：选定待测区域内的一个测风塔为待计算测风塔；通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速，分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得；根据对该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的分析结果，确定与待测区域对应的测风网络的分辨率。本发明所述测风塔覆盖范围统计分析方法，可以克服现有技术中适用范围小、选址效率低和建设成本高等缺陷，以实现适用范围大、选址效率高和建设成本低的优点。
【专利说明】一种测风塔覆盖范围统计分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电过程中风资源监测【技术领域】，具体地，涉及一种测风塔覆盖范围统计分析方法。
【背景技术】
[0002]我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型风电基地多数位于“三北地区”(西北、东北、华北)，大型风电基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模风电基地的风电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。
[0003]截至2013年11月，甘肃电网并网风电装机容量已达到668万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的21%，成为仅次于火电的第二大主力电源。随着风电并网规模的不断提高，风力发电的不确定性和不可控性给电网的安全稳定经济运行带来诸多问题。对风力发电过程中风资源监测技术进行研究，变可以更好的预测未来一段时间内风能的变化趋势，从而可以更精确的对风电功率进行预测和校正，提高预测精度，促进新能源发电的发展。
[0004]传统的测风塔建设思路一般为独立选址，即一个风电场配建一个测风塔，但对于超大型风电基地，传统的测风塔选址思想既不适用也不高效。为此，需要引入了测风网络的建设思路，建设包含多座测风塔的测风网络，通过测风塔之间的数据联合应用，以最低的建设成本，实现对区域风能资源的高效监测。为此需要利用相关数据对测风塔的覆盖范围进行研究，从而对测风网络布局进行优化。
[0005]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在适用范围小、选址效率低和建设成本高等缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种测风塔覆盖范围统计分析方法，以实现适用范围大、选址效率高和建设成本低的优点。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，主要包括:
[0008]a、选定待测区域内的一个测风塔为待计算测风塔；
[0009]b、分析已有测风塔的覆盖范围:通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，采用加权平均算法计算该待计算测风塔的风速，将待计算测风塔所处位置的风速与其他测风塔的实测结果计算后得到的风速计算相关性，若相关性大于预先设定的阈值，则认为已有测风塔可以覆盖到当前区域；反之，则无法覆盖，需要在该位置新建测风塔；
[0010]C、分析测风网络的分辨率:根据对该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的分析结果；确定与待测区域对应的测风网络的分辨率:测风塔的最大覆盖范围即为测风网络的最小分辨率。[0011 ] 进一步地，在步骤b中，所述通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速的操作，具体包括:
[0012]通过该待测区域内除选定的待计算测风塔外的所有测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速后，将多个计算结果取加权平均值。
[0013]进一步地，在步骤b中，所述分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的操作，具体包括:
[0014]将所得加权平均值与待计算测风塔的实测风速比较，根据比较结果分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得。
[0015]进一步地，在步骤b中，所述通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速的操作，具体包括:
[0016]通过该待测区域内与选定的待计算测风塔之间的距离远近，选取具有代表性的一个测风塔的实测风速，计算该待计算测风塔的风速。
[0017]进一步地，在步骤b中，所述通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速的操作，具体包括:
[0018]通过该待测区域内与选定的待计算测风塔之间的距离最近的测风塔的实测风速，计算该待计算测风塔的风速。
[0019]进一步地，在步骤b中，所述分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的操作，具体包括:
[0020]将相应的计算结果与待计算测风塔的实测风速比较，根据比较结果分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得。
[0021]进一步地，所述所得加权平均值或相应的计算结果与待计算测风塔的实测风速比较得到的比较结果，包括平均绝对误差、均方根误差和相关性系数。
[0022]进一步地，在步骤c中，确定得到的与待测区域对应的测风网络的分辨率，具体包括:
[0023]满足工程应用要求的测风网络的分辨率为IOkm以下；
[0024]满足工程应用要求的测风网络距离风电场的距离小于8km ;对于非平原或戈壁的复杂地形区域，满足工程应用要求的测风网络距离风电场的距离为5km以下。
[0025]本发明各实施例的测风塔覆盖范围统计分析方法，由于主要包括:选定待测区域内的一个测风塔为待计算测风塔；通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速，分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得；根据对该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的分析结果，确定与待测区域对应的测风网络的分辨率；可以对测风塔的覆盖范围进行分析，确定测风网络分辨率；从而可以克服现有技术中适用范围小、选址效率低和建设成本高的缺陷，以实现适用范围大、选址效率高和建设成本低的优点。
[0026]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0027]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】[0028]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0029]图1为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中算例测风网络图；
[0030]图2为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0001测风塔实测风速与计算风速对比图1;
[0031]图3为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0001测风塔实测风速与计算风速散点图1;
[0032]图4为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0001测风塔实测风速与计算风速对比图2 ；
[0033]图5为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0001测风塔实测风速与计算风速散点图2 ；
[0034]图6为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0011测风塔实测风速与计算风速对比图3 ；
[0035]图7为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0011测风塔实测风速与计算风速散点图3 ；
[0036]图8为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0011测风塔实测风速与计算风速对比图4 ；
[0037]图9为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法中#0011测风塔实测风速与计算风速散点图4 ；
[0038]图10为本发明测风塔覆盖范围统计分析方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0040]根据本发明实施例，如图1-图10所示，提供了一种测风塔覆盖范围统计分析方法，主要包括:
[0041]a、选定待测区域内的一个测风塔为待计算测风塔；
[0042]b、通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速，分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得;
[0043]步骤b具体可以包括:
[0044]分析已有测风塔的覆盖范围:通过该待测区域内除选定的待计算测风塔外的所有测风塔的实测风速，采用加权平均算法计算该待计算测风塔的风速，将多个计算结果取加权平均值；
[0045]将所得加权平均值与待计算测风塔的实测风速比较，根据比较结果分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得；
[0046]步骤b具体还可以包括:
[0047]通过该待测区域内与选定的待计算测风塔之间的距离远近，选取具有代表性的一个测风塔的实测风速，计算该待计算测风塔的风速；例如，可以通过该待测区域内与选定的待计算测风塔之间的距离最近的测风塔的实测风速，计算该待计算测风塔的风速；
[0048]将相应的计算结果与待计算测风塔的实测风速比较，根据比较结果分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得；
[0049]在步骤b中，所得加权平均值或相应的计算结果与待计算测风塔的实测风速比较得到的比较结果，包括平均绝对误差、均方根误差和相关性系数；
[0050]C、分析测风网络的分辨率:根据对该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的分析结果；确定与待测区域对应的测风网络的分辨率:测风塔的最大覆盖范围即为测风网络的最小分辨率；
[0051]在步骤c中，确定得到的与待测区域对应的测风网络的分辨率，具体包括:
[0052]满足工程应用要求的测风网络的分辨率为IOkm以下；
[0053]满足工程应用要求的测风网络距离风电场的距离小于8km ;对于非平原或戈壁的复杂地形区域，满足工程应用要求的测风网络距离风电场的距离为5km以下。
[0054]在上述实施例的测风塔覆盖范围统计分析方法中，测风网络的合理布局是风资源实时监测的基础，测风塔位置是否具有代表性是风资源实时监测能否真实反映规划区域风资源资源的关键。测风网络优化布局的任务就是根据规划区域面积与地形特征建立监测准确、分布合理的测风网络，因此在设计测风网络前需通过专业的风资源评估软件对测风塔的覆盖范围进行详细分析。因本发明技术方案的整个规划区域面积较广，包括了山地、戈壁等不同地形，综合分析目前业内使用较广的各类风能资源评估软件，最终采用挪威WindSim公司开发的Wind Sim软件作为风能资源评估软件。
[0055]通过Wind Sim软件对测风塔的覆盖范围进行分析，确定测风网络分辨率。对于如图1所示的算例，采用以下策略研究测风塔的覆`盖范围:
[0056]⑴假设#0001测风塔未知，由其余七座测风塔分别计算#0001测风塔风速，再对计算结果取加权平均值，并与#0001测风塔实测风速比较，以此分析#0001测风塔位置的风速是否可由其它七座测风塔经软件计算后获得；
[0057]⑵假设#0001测风塔未知，由距离#0001测风塔最近的#0002测风塔来计算#0001测风塔风速，以此分析#0001测风塔风速是否能由#0002测风塔经软件计算后获得；
[0058]⑶对于#0011测风塔采用同样的策略进行代表性计算，最终确定测风网络分辨率。
[0059]由其余七座测风塔计算#0001测风塔风速的计算结果如下面的表1所示。
[0060]表1:#0001测风塔计算结果统计
[0061]
【权利要求】
1.一种测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，主要包括: a、选定待测区域内的一个测风塔为待计算测风塔； b、分析已有测风塔的覆盖范围:通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，采用加权平均算法计算该待计算测风塔的风速，将待计算测风塔所处位置的风速与其他测风塔的实测结果计算后得到的风速计算相关性，若相关性大于预先设定的阈值，则认为已有测风塔可以覆盖到当前区域；反之，则无法覆盖，需要在该位置新建测风塔； C、分析测风网络的分辨率:根据对该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的分析结果；确定与待测区域对应的测风网络的分辨率:测风塔的最大覆盖范围即为测风网络的最小分辨率。
2.根据权利要求1所述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，在步骤b中，所述通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速的操作，具体包括: 通过该待测区域内除选定的待计算测风塔外的所有测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速后，将多个计算结果取加权平均值。
3.根据权利要求2所述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，在步骤b中，所述分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的操作，具体包括: 将所得加权平均值与待计算测风塔的实测风速比较，根据比较结果分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得。
4.根据权利要求1所 述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，在步骤b中，所述通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速的操作，具体包括: 通过该待测区域内与选定的待计算测风塔之间的距离远近，选取具有代表性的一个测风塔的实测风速，计算该待计算测风塔的风速。
5.根据权利要求4所述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，在步骤b中，所述通过该待测区域内的其他测风塔的实测风速，分别计算该待计算测风塔的风速的操作，具体包括: 通过该待测区域内与选定的待计算测风塔之间的距离最近的测风塔的实测风速，计算该待计算测风塔的风速。
6.根据权利要求4或5所述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，在步骤b中，所述分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得的操作，具体包括: 将相应的计算结果与待计算测风塔的实测风速比较，根据比较结果分析该待计算测风塔所处位置的风速是否能够由其他测风塔的实测风速经计算后获得。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，所述所得加权平均值或相应的计算结果与待计算测风塔的实测风速比较得到的比较结果，包括平均绝对误差、均方根误差和相关性系数。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的测风塔覆盖范围统计分析方法，其特征在于，在步骤c中，确定得到的与待测区域对应的测风网络的分辨率，具体包括:满足工程应用要求的测风网络的分辨率为IOkm以下； 满足工程应用要求的测风网络距离风电场的距离小于8km ;对于非平原或戈壁的复杂地形区域，满足工程应用要 求的测风网络距离风电场的距离为5km以下。
【文档编号】G06F17/50GK103886133SQ201410064867
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】路亮, 汪宁渤, 姜文玲, 王小勇, 黄蓉, 张金平, 张建美 申请人:国家电网公司, 国网甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司风电技术中心