基于插值方法的風(fēng)資源分布的獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于插值方法的風(fēng)資源分布模型的計(jì)算方法，主要包括以下步驟：計(jì)算測風(fēng)塔之間的相關(guān)系數(shù)，采用最短距離聚類方法對測風(fēng)塔進(jìn)行第一輪分組；在第一輪分組后，在各組內(nèi)部以測風(fēng)塔風(fēng)速均值之差的絕對值為衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第二輪分組；利用反距離加權(quán)插值方法對同一組內(nèi)的測風(fēng)塔計(jì)算待測點(diǎn)風(fēng)速序列。
【專利說明】基于插值方法的風(fēng)資源分布的獲取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電與風(fēng)資源領(lǐng)域，尤其涉及研究風(fēng)資源的空間分布特點(diǎn)的獲取 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)背景下，由于風(fēng)電具有的波動性和隨機(jī)性，給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的 安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大挑戰(zhàn)。作為風(fēng)電各研究領(lǐng)域基礎(chǔ)的風(fēng)電、風(fēng)資源的特性分析及建模 工作變得尤為重要。充分了解不同區(qū)域的風(fēng)資源、風(fēng)電出力的共性與特性，把握其中的內(nèi)在 規(guī)律并建立相應(yīng)的模型描述，將為風(fēng)電集群控制、調(diào)度運(yùn)行提供重要的參考信息。
[0003] 插值模型經(jīng)常被用于對氣象數(shù)據(jù)的降尺度處理、資料同化、初始場構(gòu)建中，其中以 距離反比加權(quán)法應(yīng)用最為廣泛，但是這種方法依賴于物理相似性和距離之間的反相關(guān)關(guān) 系。
[0004] 由于忽略了外圍地形及氣象因素對模型的影響，單考慮引入描述局部地形起伏的 參數(shù)的方法的精度比較有限?？紤]復(fù)雜的序列特征會使模型復(fù)雜度大大增加且對序列要求 較多。統(tǒng)計(jì)模型往往難以描述地形、氣象等對資源特點(diǎn)的作用規(guī)律，一般只能給出各物理量 長時間均值之間的規(guī)律性關(guān)系，而無法對內(nèi)在物理原理進(jìn)行透徹刻畫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 綜上所述，確有必要提供一種計(jì)算精度更高的的風(fēng)資源分布的獲取方法。
[0006] -種基于改進(jìn)插值方法的風(fēng)資源分布的獲取方法，主要包括以下步驟：計(jì)算測風(fēng) 塔之間的相關(guān)系數(shù)，采用最短距離聚類方法對測風(fēng)塔進(jìn)行第一輪分組；在第一輪分組后，在 各組內(nèi)部以測風(fēng)塔風(fēng)速均值之差的絕對值為衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第二輪分組；利用反距離加權(quán)插 值方法對同一組內(nèi)的測風(fēng)塔計(jì)算待測點(diǎn)風(fēng)速序列。
[0007] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的風(fēng)資源分布的獲取方法，基于歷史實(shí)測序列，并通 過引入最短距離聚類方法，對測風(fēng)塔進(jìn)行實(shí)時分組，保證一組內(nèi)的測風(fēng)塔序列在波動規(guī)律 上和數(shù)值上都有較高的相似性，提高了計(jì)算精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明提供的改進(jìn)插值算法進(jìn)行風(fēng)資源分布模型建立的流程圖。
[0009] 圖2為對未知點(diǎn)的測風(fēng)序列進(jìn)行計(jì)算的整體流程示意圖。
[0010] 圖3為利用相關(guān)系數(shù)分組制定不同分組數(shù)量時的分組情況。
[0011] 圖4為增加對數(shù)值要求后不同閾值下的分組結(jié)構(gòu)。
[0012] 圖5為利用所有測風(fēng)塔進(jìn)行插值得到的風(fēng)速數(shù)值平均絕對誤差。
[0013] 圖6為利用所有測風(fēng)塔進(jìn)行插值得到的風(fēng)向平均絕對誤差。
[0014] 圖7直接應(yīng)用實(shí)際序列進(jìn)行插值得到的風(fēng)速數(shù)值平均絕對誤差。
[0015] 圖8直接應(yīng)用實(shí)際序列進(jìn)行插值得到的風(fēng)向平均絕對誤差。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)表述。
[0017] 請參閱圖1，本發(fā)明提供的改進(jìn)插值算法進(jìn)行風(fēng)資源分布的獲取方法主要包括如 下步驟：
[0018] 步驟1，將任意兩個測風(fēng)塔的風(fēng)速序列看作兩個隨機(jī)變量，計(jì)算測風(fēng)塔之間的相關(guān) 系數(shù)，采用最短距離聚類方法對測風(fēng)塔進(jìn)行第一輪分組。
[0019] 具體的，可在每個整小時點(diǎn)用前6個小時的歷史數(shù)據(jù)對各個測風(fēng)塔進(jìn)行第一輪分 組。
[0020] 系統(tǒng)聚類方法的基本思想是按照某種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各類別之間的相似程度（或距 離），然后對待分類的樣品不斷將最為相近的兩類合并為一類，同時重新計(jì)算新類和其他類 的相似程度（或距離），如此循環(huán)進(jìn)行，直至樣品的類別數(shù)達(dá)到設(shè)定值為止。具體的系統(tǒng)聚 類方法又包含多種形式。本實(shí)施例中，只考慮風(fēng)速序列之間的簡單關(guān)系，為了實(shí)現(xiàn)初步的前 期數(shù)據(jù)分組目標(biāo)，故采用最短距離方法進(jìn)行聚類分組。
[0021] 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，則類G p和類G,之間的距離DM表示為：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于插值方法的風(fēng)資源分布的獲取方法，主要包括以下步驟： 步驟1，將任意兩個測風(fēng)塔的風(fēng)速序列看作兩個隨機(jī)變量，計(jì)算測風(fēng)塔之間的相關(guān)系 數(shù)，采用最短距離聚類方法對測風(fēng)塔進(jìn)行第一輪分組； 步驟2,在第一輪分組后，在各組內(nèi)部以測風(fēng)塔風(fēng)速均值之差的絕對值為衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 第二輪分組； 步驟3,利用反距離加權(quán)插值方法對同一組內(nèi)的測風(fēng)塔計(jì)算待測點(diǎn)風(fēng)速序列。
2. 如權(quán)利要求1中所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，在每個整小時點(diǎn)用前6 個小時的歷史數(shù)據(jù)對各個測風(fēng)塔進(jìn)行第一輪分組。
3. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，設(shè)兩個測風(fēng)塔的風(fēng)速序 列為兩個隨機(jī)變量X、Y，則兩個測風(fēng)塔的相關(guān)系數(shù)通過以下公式計(jì)算：
4. 如權(quán)利要求3所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，具有相似波動規(guī)律的測 風(fēng)塔被歸為一組。
5. 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，所述待測點(diǎn)的測風(fēng)序列 的計(jì)算方法包括： 步驟3. 1，計(jì)算待求點(diǎn)與已知測風(fēng)塔的距離r ; 步驟3. 2,找到距離r最小的測風(fēng)塔i、j ; 步驟3. 3,根據(jù)步驟1的結(jié)果確定i、j所在組中的其他測風(fēng)塔； 步驟3. 4,對i、j所在分組利用選取的測風(fēng)塔用反距離加權(quán)的方法進(jìn)行插值，得到未知 點(diǎn)的風(fēng)速風(fēng)向值。
6. 如權(quán)利要求5所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，所述待求點(diǎn)與已知測風(fēng) 塔距離的權(quán)重函數(shù)W(r)為：
其中，r為未知點(diǎn)與已知測風(fēng)塔之間的距離，R為影響半徑，表示距離超過該半徑的已 知測風(fēng)塔對未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)沒有參考價值，m是大于1的整數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，U、V方向的插值風(fēng)速矢量 表示為：

其中，U、V分別代表風(fēng)速矢量在相互垂直方向上的分量。
8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)資源分布的獲取方法，其特征在于，在步驟3中每次選取距離 最近的兩臺測風(fēng)塔計(jì)算待測點(diǎn)風(fēng)速序列。
【文檔編號】G06F19/00GK104112062SQ201410247853
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】喬穎, 魯宗相, 汪寧渤, 呂清泉, 路亮, 趙龍 申請人:清華大學(xué), 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(fēng)電技術(shù)中心