一種評價風速周期性的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風資源評估技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種評價風速周期性的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在環(huán)境惡化、能源短缺的今天，風能作為一種清潔、無污染的可再生能源，已顯現(xiàn) 出極大優(yōu)勢。由于風力發(fā)電機組的輸出功率與風速的三次方成正比關(guān)系，對風速的研宄至 關(guān)重要。自然界的風的最大特點是隨機波動性，這給風電場運行維護及風電網(wǎng)調(diào)度帶來巨 大挑戰(zhàn)。如何從隨機波動的風速中挖掘出其內(nèi)在的規(guī)律性，已成為風資源評估、風電場設(shè)計 及風電場運行維護中亟需解決的問題，事關(guān)風電場項目的成敗。
[0003] 事實上，在風速的隨機波動性之中也蘊含著一定的規(guī)律性，周期性就是其重要表 現(xiàn)之一。國內(nèi)外學者已經(jīng)對風速分布特性做了大量的研宄，然而到目前，大多數(shù)對風資源特 性的研宄還主要集中在風速的整體變化趨勢及分布規(guī)律，沒有揭示風速變化的內(nèi)在規(guī)律， 沒有找到風速變化的一致性和不變性特征。少數(shù)學者開始對風速周期性進行研宄，但沒有 定量的衡量指標，只能局限在粗略的定性分析，無法進行不同地區(qū)不同季節(jié)周期性的比較， 且這些研宄主要集中在4~10年的大時間尺度上近地面的周期變化，其方法并不適用于風 電場尺度下風速的周期性分析。
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明基于Morlet小波分析法建立了風速周期分布平面模 型，并提出評價風速變化周期特性的指標一一周期強度PI及相對周期強度RPI。為定量地 衡量風速變化周期的強度特征，提取顯著周期，準確地比較不同地區(qū)不同季節(jié)風速周期性 的強弱，描述風速在不同季節(jié)、不同時間尺度下的周期分布提供科學依據(jù)，同時為風資源評 估及電網(wǎng)調(diào)度提供可靠的技術(shù)支撐。結(jié)果可作為風資源評估的有效衡量指標，并為風速風 頻分布函數(shù)的擬合及風電場出力特性的研宄提供理論依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)對風速特性的分析研宄主要集中在 其整體的分布特征及其隨時間的變化趨勢，不能表達蘊含在風速波動性之中的不變性、一 致性。為表達風速變化的內(nèi)在規(guī)律，提供一種評價風速周期性的方法及系統(tǒng)。通過建立風 速周期分布平面模型以及相應的周期評價指標，實現(xiàn)風速信號的拆解、顯著周期的提取，以 及周期強度特征的比較，為風資源評估，風電場設(shè)計及調(diào)度提供科學依據(jù)。
[0006] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種評價風速周期性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀取模塊、尺度參數(shù)確定模塊、建模 分析模塊、評價指標計算模塊、周期分布平面建立模塊及結(jié)果分析模塊；其中，數(shù)據(jù)讀取模 塊與建模分析模塊相連，作為建模分析模塊的輸入；尺度參數(shù)確定模塊也與建模分析模塊 相連，作為建模分析模塊的輸入；建模分析模塊與評價指標計算模塊相連，評價指標計算模 塊與曲面建立模塊相連，評價指標計算模塊與結(jié)果分析模塊相連。
[0008] 所述數(shù)據(jù)讀取模塊，用于提取來流風速數(shù)據(jù)信息，并對原始數(shù)據(jù)進行驗證和訂正， 得到一系列等時間間隔的風速數(shù)據(jù)，作為模型的樣本時間序列；
[0009] 所述尺度參數(shù)確定模塊，用于確定風速周期性分析及評價的時間尺度；
[0010] 所述建模分析模塊，包含小波變換模塊和小波系數(shù)計算模塊，通過小波變換，對樣 本時間序列的周期性進行初步分析；其中，數(shù)據(jù)讀取模塊與建模分析模塊相連，作為建模分 析模塊的輸入；尺度參數(shù)確定模塊也與建模分析模塊相連，作為建模分析模塊的輸入；建 模分析模塊與評價指標計算模塊相連，評價指標計算模塊與周期分布平面建立模塊相連， 評價指標計算模塊與結(jié)果分析模塊相連
[0011] 所述小波變換模塊，根據(jù)尺度參數(shù)確定模塊確定的時間尺度，對母小波函數(shù)進行 伸縮變換及平移變換，形成子小波函數(shù)；
[0012] 所述小波系數(shù)計算模塊：用于計算每一個子小波函數(shù)的小波系數(shù)；
[0013] 所述評價指標計算模塊，包含PI計算模塊和RPI計算模塊，分別用于PI及RPI的 計算；根據(jù)小波系數(shù)計算模塊輸出的小波系數(shù)，計算周期強度PI及相對周期強度RPI，定量 評價樣本序列的周期性強弱；
[0014] 所述周期分布平面建立模塊，根據(jù)風速周期評價指標PI及RPI，表達樣本時間序 列在不同周期上的分布特征；
[0015] 所述結(jié)果分析模塊：用于風速序列周期性的評價及分析；該模塊包含三個子模 塊：顯著周期提取模塊、周期強度評價模塊及相對周期強度評價模塊；其中
[0016] 所述顯著周期提起模塊：用于提取顯著周期區(qū)間；
[0017] 所述周期強度評價模塊：分析及評價某一時域（時間范圍）頻域（周期尺度范圍） 內(nèi)風速變化周期的強弱；
[0018] 所述相對周期強度評價模塊：分析及評價某一時域頻域內(nèi)風速變化周期的相對強 弱。
[0019] 一種評價風速周期性的方法，包括以下步驟：
[0020] 步驟1 :數(shù)據(jù)提??；提取來流風速數(shù)據(jù)信息，并對原始數(shù)據(jù)進行驗證和訂正。得到 一系列等時間間隔的風速數(shù)據(jù)，作為模型的樣本時間序列；
[0021] 步驟2 :尺度參數(shù)確定；確定風速周期性分析及評價的時間尺度；
[0022] 步驟3 :小波變換及小波系數(shù)計算；按尺度參數(shù)對Morlet小波函數(shù)進行平移及伸 縮變換，并計算每一尺度參數(shù)對應的小波系數(shù)；
[0023] 步驟4 :周期評價指標計算；計算周期強度PI及相對周期強度RPI，定量評價樣本 序列的周期性強弱；
[0024] 步驟5 :風速周期性評價；根據(jù)風速周期分布平面及周期評價指標，提取風速變化 的顯著周期并評價顯著周期區(qū)間的周期強度特征。
[0025] 進一步，所述步驟1包括：
[0026] 步驟11 :數(shù)據(jù)驗證：讀取原始風速數(shù)據(jù)，挑選出不合理的、可疑的數(shù)據(jù)以及漏測的 數(shù)據(jù)；
[0027] 步驟12 :數(shù)據(jù)訂正：利用代數(shù)差值法對步驟11中挑選出來的數(shù)據(jù)進行訂正，形成 長度為N的等時間步長序列：f (1)，f (2)，. . .，f (N);具體方法如下：
[0028]
【主權(quán)項】
1. 一種評價風速周期性的方法，包括以下步驟： 步驟1 :數(shù)據(jù)提取；提取來流風速數(shù)據(jù)信息，并對原始數(shù)據(jù)進行驗證和訂正，得到一系 列等時間間隔的風速數(shù)據(jù)，作為模型的樣本時間序列； 步驟2 :尺度參數(shù)確定；確定風速周期性分析及評價的時間尺度； 步驟3 :小波變換及小波系數(shù)計算；按尺度參數(shù)對Morlet小波函數(shù)進行平移及伸縮變 換，并計算每一尺度參數(shù)對應的小波系數(shù)； 步驟4 :周期評價指標計算；計算周期強度PI及相對周期強度RPI，定量評價樣本序列 的周期性強弱； 步驟5 :風速周期性評價；根據(jù)風速周期分布平面及周期評價指標，提取風速變化的顯 著周期并評價顯著周期區(qū)間的周期強度特征。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟1包括： 步驟11 :數(shù)據(jù)驗證：讀取原始風速數(shù)據(jù)，挑選出不合理的、可疑的數(shù)據(jù)以及漏測的數(shù) 據(jù)； 步驟12 :數(shù)據(jù)訂正：利用代數(shù)差值法對步驟11中挑選出來的數(shù)據(jù)進行訂正，形成長度 為N的等時間步長序列：f (I)，f (2)，. . .，f