一种测风数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种测风数据处理方法，包括：S1、采集第一时间段内以第二时间段为间隔的若干原始测风数据，所述原始测风数据包括平均风速、瞬时风速、标准差；S2、对所述原始测风数据进行初筛，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正；S3、当判断所述第一时间段内的平均风速有缺失时，对所述平均风速进行插补；S4、根据所述插补后的平均风速，建立所述第一时间段内以第二时间段为间隔风速与功率的关系。本发明专利技术的测风数据处理方法，对第二时间段内的标准差进行检验判断、曲线拟合，获得较为合理的具有代表性的平均风速；通过对缺失以及无效数据所在区段内建立数学插值模型，提高了测风数据的准确性及完整性，从而使后续计算发电量更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种测风数据处理方法
本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种测风数据处理方法。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。风力发电与其他能源相比，在技术和成本上有较强的优势，因此在诸多新型能源中，风能是最理想的新型能源，近几年大力发展。在风电行业的实际应用中，首先要考虑的就是发电量问题。然而影响风场发电量的因素众多，最重要的因素就是在风电场建设之前能够较为精确地计算发电量。风电场建设前期，测风数据的质量直接影响风电场年理论发电量的大小，精确地计算发电量显然依赖于测风数据。目前现有方式收集到的测风数据基本上是以十分钟数据为间隔进行输出，然而十分钟数据是根据3秒钟记录的瞬时风速算数求平均得出的，当数据波动性较大时，这种方法得到的平均风速误差较大，对后续发电量的计算影响较大；此外，有些测风塔采集到的数据因为数据传输故障或者传感器采集故障经常出现缺测、无效等情况，数据不完整也对发电量的计算均造成了较大误差。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种能够对缺失的数据进行插补与修正，计算误差小、精度高的测风数据处理方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种测风数据处理方法，包括：S1、采集第一时间段内以第二时间段为间隔的若干原始测风数据，所述原始测风数据包括平均风速、瞬时风速、标准差；S2、对所述原始测风数据进行初筛，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正；S3、当判断所述第一时间段内的平均风速有缺失时，对所述平均风速进行插补；S4、根据所述插补后的平均风速，建立所述第一时间段内以第二时间段为间隔风速与功率的关系。进一步地，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正包括：当所述标准差大于预定标准差时，采用最小二乘法拟合所述第二时间段内多个时刻的瞬时风速，得到修正的平均速度。进一步地，所述步骤S2包括：S21、根据第二时间段内时间节点t0'，t1'，…，tm'以及所对应的瞬时风速V0'，V1'，…Vm'构造拟合曲线为：Pn(t')＝a0+a1t'+a2t'2+...+ant'n，使得最小；S22、根据S221得到拟合曲线的未知系数a0，a1，…，an，并得到拟合曲线；S23、根据拟合曲线求出所述第二时间段的平均风速：其中，[a，b]为积分区间。进一步地，所述步骤S3包括：当所述第一时间段的平均风速随时间的变化小于预定变化率时，采用拉格朗日插值法进行插补。进一步地，所述采用拉格朗日插值法进行插补包括：S301、构造插值基函数lk(t)，其中，n次多项式lj(t)(j＝0，1，…，n)在n+1个节点t0<t1<…<tn上满足条件：则，n+1个n次多项式l0(t)，l1(t)，…，ln(t)为节点t0，t1，…，tn上的n次插值基函数；S302、令令lk(tk)＝1，则构造出插值基函数S303、得到n次插值多项式并计算缺失时间点ti的风速Vi。进一步地，所述步骤S3包括：当所述第一时间段的平均风速随时间的变化大于预定变化率时，采用牛顿插值法进行插补。进一步地，所述采用牛顿插值法进行插补包括：S311、在时间段[t0,tn]内，对时间节点t0，t1……，tn测得的风速V0，V1……，Vn，求得n阶差商：为f(t)在点t0，t1……，tn的n阶差商；S312、根据S311可得n阶牛顿插值公式：Nn(t)＝V0+f[t0,t1](t-t0)+f[t0,t1,t2](t-t0)(t-t1)+...+f[t0,...,tn](t-t0)(t-t1)...(t-tn-1)；S313、根据S312的公式，在时间段[t0,tn]内，求出对应的待插值的平均风速Vi，其中，[t0,tn]为所述第一时间段内的时间点区间。进一步地，所述步骤S3包括：当所述第一时间段平均风速等时间节点间距数据已知时，采用等距节点插值方法进行插补。进一步地，所述采用等距节点插值方法进行插补包括：S321、所述第一时间段平均风速在等距节点tk＝t0+kh(k＝0,1,2,......,n)上的值为Vk，其中，h为时间步长，则：平均风速在tk处以h为步长的一阶向前差分为：ΔVk＝Vk+1-Vk；平均风速在tk处以h为步长的一阶向后差分为：▽Vk＝Vk-Vk-1；平均风速在tk处以h为步长的一阶中心差分为：δVk＝f(tk+h/2)-f(tk-h/2)；可得，平均风速在tk处的m阶向前差分为：ΔmVk＝Δm-1(ΔVk)＝Δm-1Vk+1-Δm-1Vk；平均风速在tk处的m阶向后差分为：▽mVk＝▽m-1(ΔVk)＝▽m-1Vk-▽m-1Vk-1；平均风速在tk处的m阶中心差分为：δmVk＝δm-1(δVk)；S322、根据S321的计算结果得到等距节点上牛顿前插公式为：等距节点上牛顿后插公式为：其中，0≤b≤1；S323、根据所述S322的公式，当待插值的平均风速Vi所对应的时间点ti位于所述插值区间前段时，采用前插公式；当待插值的平均风速Vi所对应的时间点ti位于所述插值区间后段时，采用后插公式。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的测风数据处理方法，通过对第二时间段内的标准差进行检验来判断第二时间段平均风速的合理性与代表性，通过曲线拟合方法，对缺失的数据进行插补与修正，获得较为合理的具有代表性的平均风速；通过对缺失以及无效数据所在区段内建立数学插值模型，针对不同的应用情况，运用不同的数学方法，得到第一时间段内以第二时间段为间隔的时间序列风速，提高了测风数据的准确性及完整性，从而使后续计算发电量更加准确。附图说明图1为本专利技术实施例提供的测风数据处理方法流程图；图2为本专利技术风速-功率关系示意图；图3为本专利技术所述t'时刻瞬时风速算数求平均示意图；图4为本专利技术瞬时风速曲线拟合示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例一图1为本专利技术实施例提供的测风数据处理方法流程图，包括：S1、采集第一时间段内以第二时间段为间隔的若干原始测风数据，所述原始测风数据包括平均风速、瞬时风速、标准差；S2、对所述原始测风数据进行初筛，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正；S3、当判断所述第一时间段内的平均风速有缺失时，对所述平均风速进行插补；S4、根据所述插补后的平均风速，建立所述第一时间段内以第二时间段为间隔风速与功率的关系。其中，功率和风速之间存在函数关系V表示平均风速，S表示横截面面积，P表示功率，ρ表示空气密度。本专利技术的第一时间段为一段较长时间，如一周、一月、一季度、一年、两年，具体时间段根据实际情况的需要而定。第二时间段一般以分钟计算，如5分钟、10分钟、15分钟等，具体也根据需要实际情况而定。例如第二时间段为10分钟时，即每10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测风数据处理方法，其特征在于，包括：S1、采集第一时间段内以第二时间段为间隔的若干原始测风数据，所述原始测风数据包括平均风速、瞬时风速、标准差；S2、对所述原始测风数据进行初筛，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正；S3、当判断所述第一时间段内的平均风速有缺失时，对所述平均风速进行插补；S4、根据所述插补后的平均风速，建立所述第一时间段内以第二时间段为间隔风速与功率的关系。

【技术特征摘要】
1.一种测风数据处理方法，其特征在于，包括：S1、采集第一时间段内以第二时间段为间隔的若干原始测风数据，所述原始测风数据包括平均风速、瞬时风速、标准差；S2、对所述原始测风数据进行初筛，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正；S3、当判断所述第一时间段内的平均风速有缺失时，对所述平均风速进行插补；S4、根据所述插补后的平均风速，建立所述第一时间段内以第二时间段为间隔风速与功率的关系。2.根据权利要求1所述的测风数据处理方法，其特征在于，根据第一条件对初筛后所述平均风速进行修正包括：当所述标准差大于预定标准差时，采用最小二乘法拟合所述第二时间段内多个时刻的瞬时风速，得到修正的平均速度。3.根据权利要求2所述的测风数据处理方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、根据第二时间段内时间节点t0'，t1'，…，tm'以及所对应的瞬时风速V0'，V1'，…Vm'构造拟合曲线为：Pn(t')＝a0+a1t'+a2t'2+...+ant'n，使得最小；S22、根据S221得到拟合曲线的未知系数a0，a1，…，an，并得到拟合曲线；S23、根据拟合曲线求出所述第二时间段的平均风速：其中，[a，b]为积分区间。4.根据权利要求1所述的测风数据处理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：当所述第一时间段的平均风速随时间的变化小于预定变化率时，采用拉格朗日插值法进行插补。5.根据权利要求4所述的测风数据处理方法，其特征在于，所述采用拉格朗日插值法进行插补包括：S301、构造插值基函数lk(t)，其中，n次多项式lj(t)(j＝0，1，…，n)在n+1个节点t0<t1<…<tn上满足条件：则，n+1个n次多项式l0(t)，l1(t)，…，ln(t)为节点t0，t1，…，tn上的n次插值基函数；S302、令令lk(tk)＝1，则构造出插值基函数S303、得到n次插值多项式并计算缺失时间点ti的风速Vi。6.根据权利要求1所述的测风数据处理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：当所述第一时间段的平均风速随时间的变化大于预定变化率时，采用牛顿插值法进行插补。7.根据权利要求6所述的测风数据处理方法，其特征在于，所述采用牛顿插值法进行插补包括：S311、在时间段[t0,tn]内，对时间节点t0，t1……...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佩佩，
申请(专利权)人：内蒙古久和能源装备有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15