用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，主要包括：假設待測風電基地共有N座測風塔，獲取每個測風塔Ti(i＝1,2,...,N)前預設小時數(shù)的歷史風速數(shù)據(jù)；在每個整小時點根據(jù)前預設小時數(shù)的測風塔風速均值之差對測風塔進行最短距離聚類，找到待求點與所有測風塔Ti(i＝1,2,...,N)的地理距離Ri最小的測風塔Ti(i＝1,2,...,N)；確定測風塔Ti所在組別中的其他測風塔，對選取的測風塔用反距離加權方法插值得到未知點的風速風向估計值。本發(fā)明所述用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，可以克服現(xiàn)有技術中風資源利用率低、供電可靠性差和電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差等缺陷，以實現(xiàn)風資源利用率高、供電可靠性好和電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
【專利說明】用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及大型風電基地風資源分析【技術領域】，具體地，涉及用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法。
【背景技術】
[0002]我國自然資源分布稟賦決定了大型風電基地多數(shù)位于遠離負荷中心且當?shù)貨]有大型電源支撐的區(qū)域，大規(guī)模風電集中并網(wǎng)導致輸電線路功率大幅波動給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)。由于風電場建設速度普遍快于電網(wǎng)建設速度，在風電規(guī)模化高速開發(fā)的背景下，我國多數(shù)大型風電基地出現(xiàn)棄風限電問題。
[0003]對大型風電基地的可發(fā)電風資源分布情況進行分析評估，有助于合理進行風電場規(guī)劃，同時，可提前1-2年規(guī)劃并建設配套輸變電工程，有效提高風資源利用率、減少棄風限電，從而促進新能源的健康持續(xù)發(fā)展。針對千萬千瓦級大型風電基地可發(fā)電風資源分析問題，未見相關專利申請。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在風資源利用率低、供電可靠性差和電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，以實現(xiàn)風資源利用率高、供電可靠性好和電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性好的優(yōu)點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，主要包括:
[0007]a、假設待測風電基地共有N座測風塔，獲取每個測風塔TiQ = I, 2,..., N)前預設小時數(shù)的歷史風速數(shù)據(jù)；
[0008]b、在每個整小時點根據(jù)前預設小時數(shù)的測風塔風速均值之差對測風塔進行最短距離聚類，找到待求點與所有測風塔Ti (i = 1，2，...，N)的地理距離Ri最小的測風塔Ti α=I, 2,..., N)；
[0009]C、確定測風塔Ti所在組別中的其他測風塔，對選取的測風塔用反距離加權方法插值得到未知點的風速風向估計值。
[0010]進一步地,在步驟b中，還包括:
[0011]根據(jù)各測風塔的經(jīng)緯度坐標及待求點的經(jīng)緯度坐標，計算待求點與所有測風塔Ti (i = 1，2，...，N)的地理距離 RiO
[0012]進一步地，所述計算待求點與所有測風塔Ti (i = I, 2,..., N)的地理距離Ri的操作，具體包括:
[0013]設待測點坐標為(xk, yk),已知測點坐標為(Xi, Yi),其中i = 1，2，...，N, N為測風塔個數(shù)，則待測點到第i座測風塔的地理距離為
【權利要求】
1.用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，主要包括: a、假設待測風電基地共有N座測風塔，獲取每個測風塔TiQ= I, 2,..., N)前預設小時數(shù)的歷史風速數(shù)據(jù)； b、在每個整小時點根據(jù)前預設小時數(shù)的測風塔風速均值之差對測風塔進行最短距離聚類，找到待求點與所有測風塔TiQ = I, 2,..., N)的地理距離Ri最小的測風塔Ti (i =I, 2,..., N)； C、確定測風塔Ti所在組別中的其他測風塔，對選取的測風塔用反距離加權方法插值得到未知點的風速風向估計值。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，在步驟b中，還包括: 根據(jù)各測風塔的經(jīng)緯度坐標及待求點的經(jīng)緯度坐標，計算待求點與所有測風塔Ti (i =I, 2,...,N)的地理距離RiO
3.根據(jù)權利要求2所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，所述計算待求點與所有測風塔Ti (i = 1，2，...，Ν)的地理距離Ri的操作，具體包括: 設待測點坐標為(xk, yk)，已知測點坐標為(Xi, Yi)，其中i = 1，2，...，N, N為測風塔個數(shù)，則待測點到第i座測風塔的地理距離為:
4.根據(jù)權利要求3所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，所述找到待求點與所有測風塔Ti (i = 1，2，...，Ν)的地理距離Ri最小的測風塔Ti (i = 1，2，...，N)的操作,具體包括: 求min Ri,所對應的測風塔即為待測點到第i座測風塔的地理距離Ri最小的測風塔。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，在步驟b中，所述在每個整小時點根據(jù)前預設小時數(shù)的測風塔風速均值之差對測風塔進行最短距離聚類的操作，具體包括: 首先，定義類與類的距離為兩類中所有個體之間距離的最小值； 其次，構造待聚類的m個元素的距離矩陣(mXm)，然后在此矩陣的非對角元素中，對距離最小的對象Gp和Gq進行歸并，得到新類4 = {Gp, GJ ； 再次，按公式dA = min{dpk, dqk} (k ^ p, q)計算新類Gr與原來各類之間的距離,如此可得到一個新的(m-Ι)階距離矩陣； 最后，回到第二步，直到類別數(shù)量滿足要求，聚類算法終止。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，所述對距離最小的對象G1^PGq進行歸并，得到新類4= {Gp, GJ的操作，具體包括: 根據(jù)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，那么類Gp和類Gq之間的距離Dpq則表示為:
7.根據(jù)權利要求5所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，在步驟b中，所述在每個整小時點根據(jù)前預設小時數(shù)的測風塔風速均值之差對測風塔進行最短距離聚類的操作，具體還包括: 風速數(shù)據(jù)相關性計算方法為:兩個測風塔的風速序列看作兩個隨機變量X、Y，則相關系數(shù)如下式所示:
8.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，在步驟c中，所述確定測風塔Ti所在組別中的其他測風塔的操作，具體包括: 根據(jù)每次的聚類結果，獲得每個測風塔所屬的組別，確定該組別中的其他測風塔。
9.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，在步驟c中，所述反距離加權方法具體是以待求點到已知點距離的函數(shù)作為權重函數(shù)，對已知點的數(shù)據(jù)進行加權得到待求點的估計值； 所述權重函數(shù)W (r)有多種形式，包括:
10.根據(jù)權利要求9所述的用于千萬千瓦風電基地的可發(fā)電風資源分布估計方法，其特征在于，在步驟c中，所述對選取的測風塔用反距離加權方法插值得到未知點的風速風向估計值的操作，具體包括: 充分利用了“距離越近，資源特點相似性越高”的規(guī)律，采用W(r) = 1/r2的形式進行建模；于是，U、V兩個方向即X、y方向的插值風速矢量表不為:
【文檔編號】G06F19/00GK104008305SQ201410256234
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權日:2014年6月11日
【發(fā)明者】汪寧渤, 路亮, 丁坤, 趙龍, 喬穎, 魯宗相, 李劍楠 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司, 甘肅省電力公司風電技術中心