模拟风速的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟风速的方法和装置。该方法包括：随机生成两组符合正态分布的随机序列；分别对两组随机序列进行滤波处理，对应生成两组满足指定功率谱要求的第一时间序列；基于指定标准差，分别将两组第一时间序列转化为第二时间序列；基于两组第二时间序列，生成满足威布尔分布的风速序列。由此，上述发明专利技术实施例可以非常便捷的得到既满足一定功率谱密度要求，又满足威布尔分布要求的随机风速序列，从而可以更为贴切的满足某时间尺度(如中时间尺度)风速的特点，进而可以满足对风力发电的设备控制、功率曲线分析和电网控制的模拟需求。

Method and Device for Simulating Wind Velocity

【技术实现步骤摘要】
模拟风速的方法和装置
本专利技术涉及风力发电的
，尤其涉及一种模拟风速的方法和装置和存储介质。
技术介绍
随着国民对环保的日益重视，因为风力发电具有清洁、无污染的特性，所以风力发电受到了大众的广泛欢迎。然而，风速的随机性和波动性，对风力发电机组的设备寿命、运行性能以及电网的稳定性都有较大影响，因而在研究风机控制策略、功率曲线分析和风机接入电网的功率波动与电能质量时，需要建立与之相适应的风速模型。目前，用于风电仿真的风速模型主要包括：基本风速、渐变风速、阵风和随机风建立的模型。申请人经研究发现，现有技术只能根据风速的某些基本特点进行模拟，当选择的基本特征为1个(如基本风速特征)时，虽然运算非常简便，但模拟的精度较低；当尝试增加基本特征模拟风速时，运算非常复杂，且并不满足随机风的功率谱密度和威布尔分布的要求。如何利用便捷的方式对风速进行模拟，使其满足随机风的功率谱密度和威布尔分布的要求，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决运算复杂和模拟精度低，无法满足随机风的功率谱密度和威布尔分布的要求的问题，本专利技术实施例提供了一种模拟风速的方法、装置。第一方面，提供了一种模拟风速的方法。该方法包括以下步骤：随机生成两组符合正态分布的随机序列；分别对两组随机序列进行滤波处理，对应生成两组满足指定功率谱要求的第一时间序列；基于指定标准差，分别将两组第一时间序列转化为第二时间序列；基于两组第二时间序列，生成满足威布尔分布的风速序列。第二方面，提供了一种模拟风速的装置。该装置包括：随机数生成单元，用于随机生成两组符合正态分布的随机序列；序列滤波单元，用于分别对两组随机序列进行滤波处理，对应生成两组满足指定功率谱要求的第一时间序列；尺度转化单元，用于基于指定标准差，分别将两组第一时间序列转化为的第二时间序列；序列生成单元，用于基于两组第二时间序列，生成满足威布尔分布风速序列。第三方面，提供了一种模拟风速的装置。该装置包括：存储器，用于存放程序；处理器，用于执行所述存储器存储的程序，所述程序使得所述处理器执行上述各方面所述的方法。第四方面，提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。第六方面，提供了一种计算机程序。当该计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。一方面，上述专利技术实施例可以通过随机生成两组符合正态分布的随机序列，分别对两组随机序列进行频域处理，可以生成满足指定功率谱要求的两组时间第一时间序列；另一方面，上述专利技术实施例可以基于指定标准差，可以分别将两组时间第一时间序列转化为满足特定标准差的时间序列。由此，基于上述两组时间序列，可以非常便捷的得到既满足一定功率谱密度要求，又满足威布尔分布要求的随机风速，从而可以更为贴切的满足某时间尺度(如中时间尺度)风速的特点，进而可以满足对风力发电的设备控制、功率曲线分析和电网控制的模拟需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例的模拟风速的方法的流程示意图；图2是本专利技术一实施例的随机序列S1的图谱示意图；图3是本专利技术一实施例的随机序列S2的图谱示意图；图4是本专利技术一实施例的功率谱示意图；图5是本专利技术一实施例的随机序列S3的图谱示意图；图6是本专利技术一实施例的随机序列S4的图谱示意图；图7是本专利技术一实施例的随机序列S5的图谱示意图；图8是本专利技术一实施例的随机序列S6的图谱示意图；图9是本专利技术一实施例的风速序列S7的图谱示意图；图10是本专利技术一实施例的模拟风速的装置的结构示意图；图11是本专利技术一实施例的模拟风速的装置的框架示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。图1是本专利技术一实施例的模拟风速的方法的流程示意图。如图1所示，模拟风速的方法可以包括以下步骤：S110，随机生成两组符合正态分布的随机序列(用S1和S2表示)；S120，分别对两组随机序列进行滤波处理，生成满足指定功率谱要求的两组第一时间序列(用S3和S4表示)；S130，基于指定标准差，分别将两组第一时间序列转化为第二时间序列(用S5和S6表示)；S140，基于两组时间序列，生成满足威布尔分布的风速序列(用S7表示)。在本实施例中，风速序列可以为中时间尺度的风速序列。用Δt表示中时间尺度周期，即待模拟生成的随机风速周期，具体可以是600s(秒)。另外，可以设置随机风速的总周期，可以用数据点数表示。在步骤S110中，可以利用随机数生成算法得到两组标准正态分布随机序列S1和S2。在一些实施例中，S1和S2可以表示高斯白噪声。图2是本专利技术一实施例的随机序列S1的图谱示意图。如图2所示，该S1图谱的横向数值可以表示序列编号，例如：1、2…N。其中，N＝4096。该图谱的纵向数值可以表示随机数的值大小在该图谱中，中时间尺度周期Δt可以为600s。可以每10分钟生成一个数据点。总周期时间可以为4096*600s(即约一月)。图3是本专利技术一实施例的随机序列S2的图谱示意图。如图3所示，该S2图谱的横向数值可以表示序列编号，例如：1、2…N。其中，N＝4096。该图谱的纵向数值可以表示随机数的值大小。在该图谱中，中时间尺度周期Δt可以为600s。可以每10分钟生成一个数据点。总周期数可以为4096*600s(即一月)。参考图2和图3，S1和S2可以分别为：S1(a1，a2…aN)～N(0，1)，S2(b1，b2，…，bN)～N(0，1)。其中，～N(0，1)表示服从(0，1)正态分布。本例采用对频域滤波处理后再傅里叶反变换成时域信号的方式进行滤波。为方便快速傅立叶(fft)变换的实施，N可以取2的整数幂，例如，欲得到一个月的模拟风速，可取N＝4096。当10分钟采集一个数据点时，总时间可以为T＝N*Δt＝4096*10*60s。Δt是中时间尺度周期，这里是10*60s(秒)。在一些实施例中，中时间尺度的时间单位包括以下一项或者多项：分钟、小时以及月。如10分钟、5分钟和1个月等。在步骤S120中，分别对两组随机序列进行滤波处理包括：采用带通滤波的方式分别对两组随机序列进行滤波处理。在一些实施例中，带通滤波的方式包括以下方式中的一种或者多种：模拟滤波方式(物理滤波器)、数字滤波方式(傅里叶反变换法、传递函数法、移动回归法等)。在一些实施例中，由高斯白噪声生成高斯色噪声的滤波方法可以采取信号处理中滤波的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟风速的方法，其特征在于，包括以下步骤：随机生成两组符合正态分布的随机序列；分别对两组所述随机序列进行滤波处理，对应生成两组满足指定功率谱要求的第一时间序列；基于指定标准差，分别将两组所述第一时间序列转化为第二时间序列；基于两组所述第二时间序列，生成满足威布尔分布的风速序列。

【技术特征摘要】
1.一种模拟风速的方法，其特征在于，包括以下步骤：随机生成两组符合正态分布的随机序列；分别对两组所述随机序列进行滤波处理，对应生成两组满足指定功率谱要求的第一时间序列；基于指定标准差，分别将两组所述第一时间序列转化为第二时间序列；基于两组所述第二时间序列，生成满足威布尔分布的风速序列。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波处理的方法包括：模拟滤波法和/或数字滤波法。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于指定标准差，分别将两组所述第一时间序列转化为第二时间序列之前，还包括：获取历史风速的威布尔分布函数；根据所述威布尔分布函数，获取威布尔分布参数；基于所述威布尔分布参数，获取所述指定标准差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于两组所述第二时间序列，生成满足威布尔分布的风速序列，包括：获取两组所述时间序列的平方的和值；对所述和值开方处理，得到方根值；基于所述开方值，生成所述风速序列。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中；所述随机序列为高斯白噪声。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中；所述第一时间序列为高斯色噪声。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述风速序列为：中时间尺度的风速序列。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，其中：所述中时间尺度的时间单位包括以下一项或者多项：分钟、小时、日以及月。9.一种模拟风速的装置，其特征在于，包括：随机数生成单元，用于随机生成两组符合正态分...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛建国，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11