基于插值方法的风资源分布的获取方法

基于插值方法的风资源分布的获取方法
【专利摘要】本发明提供一种基于插值方法的风资源分布模型的计算方法，主要包括以下步骤：计算测风塔之间的相关系数，采用最短距离聚类方法对测风塔进行第一轮分组；在第一轮分组后，在各组内部以测风塔风速均值之差的绝对值为衡量标准进行第二轮分组；利用反距离加权插值方法对同一组内的测风塔计算待测点风速序列。
【专利说明】基于插值方法的风资源分布的获取方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于风力发电与风资源领域，尤其涉及研究风资源的空间分布特点的获取 方法。

【背景技术】
[0002] 在风电大规模并网背景下，由于风电具有的波动性和随机性，给传统电力系统的 安全稳定运行带来巨大挑战。作为风电各研究领域基础的风电、风资源的特性分析及建模 工作变得尤为重要。充分了解不同区域的风资源、风电出力的共性与特性，把握其中的内在 规律并建立相应的模型描述，将为风电集群控制、调度运行提供重要的参考信息。
[0003] 插值模型经常被用于对气象数据的降尺度处理、资料同化、初始场构建中，其中以 距离反比加权法应用最为广泛，但是这种方法依赖于物理相似性和距离之间的反相关关 系。
[0004] 由于忽略了外围地形及气象因素对模型的影响，单考虑引入描述局部地形起伏的 参数的方法的精度比较有限。考虑复杂的序列特征会使模型复杂度大大增加且对序列要求 较多。统计模型往往难以描述地形、气象等对资源特点的作用规律，一般只能给出各物理量 长时间均值之间的规律性关系，而无法对内在物理原理进行透彻刻画。


【发明内容】

[0005] 综上所述，确有必要提供一种计算精度更高的的风资源分布的获取方法。
[0006] -种基于改进插值方法的风资源分布的获取方法，主要包括以下步骤：计算测风 塔之间的相关系数，采用最短距离聚类方法对测风塔进行第一轮分组；在第一轮分组后，在 各组内部以测风塔风速均值之差的绝对值为衡量标准进行第二轮分组；利用反距离加权插 值方法对同一组内的测风塔计算待测点风速序列。
[0007] 相对于现有技术，本发明提供的风资源分布的获取方法，基于历史实测序列，并通 过引入最短距离聚类方法，对测风塔进行实时分组，保证一组内的测风塔序列在波动规律 上和数值上都有较高的相似性，提高了计算精度。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图1为本发明提供的改进插值算法进行风资源分布模型建立的流程图。
[0009] 图2为对未知点的测风序列进行计算的整体流程示意图。
[0010] 图3为利用相关系数分组制定不同分组数量时的分组情况。
[0011] 图4为增加对数值要求后不同阈值下的分组结构。
[0012] 图5为利用所有测风塔进行插值得到的风速数值平均绝对误差。
[0013] 图6为利用所有测风塔进行插值得到的风向平均绝对误差。
[0014] 图7直接应用实际序列进行插值得到的风速数值平均绝对误差。
[0015] 图8直接应用实际序列进行插值得到的风向平均绝对误差。

【具体实施方式】
[0016] 下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
[0017] 请参阅图1，本发明提供的改进插值算法进行风资源分布的获取方法主要包括如 下步骤：
[0018] 步骤1，将任意两个测风塔的风速序列看作两个随机变量，计算测风塔之间的相关 系数，采用最短距离聚类方法对测风塔进行第一轮分组。
[0019] 具体的，可在每个整小时点用前6个小时的历史数据对各个测风塔进行第一轮分 组。
[0020] 系统聚类方法的基本思想是按照某种标准计算各类别之间的相似程度（或距 离），然后对待分类的样品不断将最为相近的两类合并为一类，同时重新计算新类和其他类 的相似程度（或距离），如此循环进行，直至样品的类别数达到设定值为止。具体的系统聚 类方法又包含多种形式。本实施例中，只考虑风速序列之间的简单关系，为了实现初步的前 期数据分组目标，故采用最短距离方法进行聚类分组。
[0021] 根据最短距离聚类法的定义，类与类的距离为两类中所有个体之间距离的最小 值，则类G p和类G,之间的距离DM表示为：
[0022]

【权利要求】
1. 一种基于插值方法的风资源分布的获取方法，主要包括以下步骤： 步骤1，将任意两个测风塔的风速序列看作两个随机变量，计算测风塔之间的相关系 数，采用最短距离聚类方法对测风塔进行第一轮分组； 步骤2,在第一轮分组后，在各组内部以测风塔风速均值之差的绝对值为衡量标准进行 第二轮分组； 步骤3,利用反距离加权插值方法对同一组内的测风塔计算待测点风速序列。
2. 如权利要求1中所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，在每个整小时点用前6 个小时的历史数据对各个测风塔进行第一轮分组。
3. 如权利要求1所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，设两个测风塔的风速序 列为两个随机变量X、Y，则两个测风塔的相关系数通过以下公式计算：
4. 如权利要求3所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，具有相似波动规律的测 风塔被归为一组。
5. 如权利要求1所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，所述待测点的测风序列 的计算方法包括： 步骤3. 1，计算待求点与已知测风塔的距离r ; 步骤3. 2,找到距离r最小的测风塔i、j ; 步骤3. 3,根据步骤1的结果确定i、j所在组中的其他测风塔； 步骤3. 4,对i、j所在分组利用选取的测风塔用反距离加权的方法进行插值，得到未知 点的风速风向值。
6. 如权利要求5所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，所述待求点与已知测风 塔距离的权重函数W(r)为：
其中，r为未知点与已知测风塔之间的距离，R为影响半径，表示距离超过该半径的已 知测风塔对未知点的数据没有参考价值，m是大于1的整数。
7. 如权利要求6所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，U、V方向的插值风速矢量 表示为：

其中，U、V分别代表风速矢量在相互垂直方向上的分量。
8.如权利要求1所述的风资源分布的获取方法，其特征在于，在步骤3中每次选取距离 最近的两台测风塔计算待测点风速序列。
【文档编号】G06F19/00GK104112062SQ201410247853
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】乔颖, 鲁宗相, 汪宁渤, 吕清泉, 路亮, 赵龙 申请人:清华大学, 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