本发明专利技术公开了一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，涉及风能评估技术领域，步骤包括：采集数据，进行技术潜力评估；基于技术潜力评估的数据，进行经济潜力评估；结合技术潜力评估、经济潜力评估以及可行性评估进行风能潜力评估。本发明专利技术结合了三种评估方法以及多种数据源，可以在风速数据不全或者中尺度风力资源评估中提供更加可靠的结果。相对于目前多数只注重于单个评估方面或者单个数据源的评估方法更加全面。方法更加全面。方法更加全面。
【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法
[0001]本专利技术涉及风能评估
，尤其是涉及一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法。
技术介绍
[0002]近年来，由于产出规模效应、生产结构效应、人口规模效应、人均生活能源消费效应、使用结构效应和分配机制效应，中国能源消费持续增长。为了实现可持续发展，减少对传统能源的依赖。其中许多高原地区，虽然具有丰富的风能资源潜力，但是其海拔较高、气候多变的特点，使得对高原地区的风能开发研究以及评估较为困难。
[0003]风电的发展需要对当地的技术经济潜力进行评估，在潜力评估的过程中需要考虑多种要素，比如风速、土地利用情况、坡度等等，根据不同的评估环境会有不同的评估方法。但是，目前的方法大都适用于平原地区对于高海拔地区的评估方法较少，在高原环境中由于空气稀薄，生态环境脆弱，当地数据较少且质量不高的问题较多。
[0004]例如，公开号为CN115062955A的中国专利公开了一种风资源评估与风能开发潜力的分析方法，包括以下步骤：采集风场的风向、风速、大气压及气温；计算风场的风能资源总储量及估算发电量；当风能资源总储量及估算发电量不符合预期时，则认为风能资源不可利用；当风能资源总储量及估算发电量符合预期时，则根据风场的风向、风速、大气压及气温进行风场气流流动的模拟，得流场的特征，然后根据流场的特征布置风场内的风电机组。公开号为CN108764602A的中国专利公开了一种建筑群自然通风潜力评估方法及系统，其评估方法包括：获取全年不同时间段内的气象数据以及建筑群的建筑信息；根据气象数据建立全年不同时间段的风玫瑰图；根据风玫瑰图以及建筑信息建立建筑群的立面风压阈值超越概率统计模型；根据立面风压阈值超越概率统计模型，评估待测时间段内不同气象条件下建筑群的自然通风潜力。采用本专利技术所提供的评估方法及系统能够提高建筑群的自然通风潜力的评估精度。其仍存在前述现有技术问题，且使用范围比较小，无法有效适用高原环境，因此，需要提供一种对高原风能评估更好的基于多源数据融合的风能潜力评估方法。
技术实现思路
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法。
[0006]为了实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，包括以下步骤：步骤1：采集数据，进行技术潜力评估；步骤2：基于技术潜力评估的数据，进行经济潜力评估；步骤3：结合技术潜力评估、经济潜力评估以及可行性评估进行风能潜力评估。
[0007]基于上述技术方案，更进一步地，步骤1中，采集的数据至少包括风资源分布数据、涡轮机型号选择、拟合地面站风速概率分布、涡轮机平均输出功率、阵列效率和土地利用系
数。
[0008]基于上述技术方案，更进一步地，利用拟合地面站风速概率分布函数进行拟合地面站风速概率，拟合地面站风速概率分布函数为：；式中，是风速，单位为m/s，是形状参数，无量纲；是比例参数，单位为m/s；其中，对形状参数和比例参数的计算，是通过平均风速与标准差进行估算：；；式中，为伽玛函数（Gamma函数），也叫欧拉第二积分，是阶乘函数在实数与复数上扩展的一类函数，实数域中的表达方式是：。
[0009]基于上述技术方案，更进一步地，涡轮机平均输出功率计算过程如下：步骤11：设定涡轮机的输出功率为：；式中，是切入速度，单位为m/s；是额定速度，单位为m/s；是切出速度，单位为m/s；是额定功率；步骤12：根据输出功率计算涡轮机平均输出功率：。
[0010]基于上述技术方案，更进一步地，利用地面站数据拟合前功率和平均风速之间的关系，获得当地风能技术功率函数：，式中，x为平均风速；d=0；a是该涡轮机额定功率；c、d、g是通过拟合得出的结果。
[0011]基于上述技术方案，更进一步地，根据涡轮机平均输出功率计算预期电力输出功率：，式中，ρ是空气密度，ρ0是标准空气密度；根据预期电力输出功率计算容量系数：。
[0012]基于上述技术方案，更进一步地，阵列效率的计算过程如下：
步骤21：计算阵列效率的间距参数，间距表示为转子直径的倍数，；为单个风机占地面积，单位为m2；步骤22：结合间距参数进行非线性回归拟合计算获得阵列效率：，A、B为计算参数，无量纲。
[0013]基于上述技术方案，更进一步地，土地利用系数计算公式为：；式中，为不同坡度下的土地利用系数，为土地类型利用系数，为坡度利用系数,为保护区利用系数，保护区系数取0或1。
[0014]基于上述技术方案，更进一步地，技术潜力评估公式为：；式中，是阵列效率，是土地利用系数，是容量因子，是风电场运行的时间，是安装风机的区域面积，装机容量密度，其中，装机容量密度表示为额定功率和间距参数的函数，装机容量密度的表达式为：；式中，D表示转子直径。
[0015]基于上述技术方案，更进一步地，风力技术潜力评估的表达式为：；式中，技术潜力评估；时间8760h；研究区面积；土地利用系数；涡轮机效率系数；容量系数；装机容量密度。
[0016]基于上述技术方案，更进一步地，经济潜力评估式采用Song建立的COE模型；COE模型由年度生产成本APC和年度能源生产成本APE两部分组成；其中，年度生产成本的表达式为：；式中，是初始资本成本；是年度运营成本；是固定费率。
[0017]基于上述技术方案，更进一步地，所述初始资本成本由风力涡轮机成本和基础设施成本组成；的表达式为：，其中，是风力涡轮机成本；是基础设施成本。
[0018]基于上述技术方案，更进一步地，所述年度运营成本由重置成本、土地租赁成本和运营维护成本三部分组成；的表达式为：；
式中，AEP是年能源产量；。
[0019]基于上述技术方案，更进一步地，可行性评估的过程，包括以下步骤：步骤31：采用拒绝接受采样方法对样本点进行采样；步骤32：基于修正后的熵权法对采样数据进行处理；步骤33：获得可行性评估结果。
[0020]基于上述技术方案，更进一步地，步骤31中的样本点包括风电场指标数据和风力发电站数据，其中，风电场指标数据至少包括海拔高程、坡度、年平均风速、与道路距离、与铁路距离、与城市距离、人口密度和GDP。
[0021]基于上述技术方案，更进一步地，步骤31中的采样过程为：步骤311：使用核密度函数作为密度函数曲线，进行核估计量：；式中，是核函数，是带宽，是样本大小；其中，核函数采用高斯核密度函数，表达式为：；步骤312：获取密度函数之后，采用接受拒绝采样法对随机点进行采样。
[0022]基于上述技术方案，更进一步地，步骤32中，基于采样后获取的样本点数据，利用熵权法进行处理获得权重，处理过程包括以下步骤：步骤321：标准化处理：将海拔高程和坡度设置为负指标，将年平均风速、与道路距离、与铁路距离、与城市距离、人口密度和GDP参数设置为正指标，根据正负指标对指标标准化：正指标：；负值标：；步骤322：熵值计算：；；式中，为指标j的熵值；表示第j个指标下，第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集数据，进行技术潜力评估；步骤2：基于技术潜力评估的数据，进行经济潜力评估；步骤3：结合技术潜力评估、经济潜力评估以及可行性评估进行风能潜力评估。2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，步骤1中，采集的数据至少包括风资源分布数据、涡轮机型号选择、拟合地面站风速概率、涡轮机平均输出功率、阵列效率和土地利用系数。3.根据权利要求2所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，利用拟合地面站风速概率分布函数进行拟合地面站风速概率，拟合地面站风速概率分布函数为：；式中，是风速，单位为m/s；是形状参数，无量纲；是比例参数，单位为m/s；其中，对形状参数和比例参数的计算，是通过平均风速与标准差进行估算：；；式中，为伽玛函数。4.根据权利要求3所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，涡轮机平均输出功率计算过程如下：步骤11：设定涡轮机的输出功率为：；式中，是切入速度，单位为m/s；是额定速度，单位为m/s；是切出速度，单位为m/s；是额定功率；步骤12：根据输出功率计算涡轮机平均输出功率：。5.根据权利要求4所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，利用地面站数据拟合前功率和平均风速之间的关系，获得当地风能技术功率函数：
，式中，x为平均风速；d=0；a是该涡轮机额定功率；c、d、g是通过拟合得出的结果。6.根据权利要求5所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，根据涡轮机平均输出功率计算预期电力输出功率：，式中，ρ是空气密度，ρ0是标准空气密度；根据预期电力输出功率计算容量系数：。7.根据权利要求6所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，阵列效率的计算过程为：步骤21：计算阵列效率的间距参数，间距表示为转子直径的倍数，；式中，为单个风机占地面积，单位为m2；步骤22：结合间距参数进行非线性回归拟合计算获得阵列效率：，A、B为计算参数，无量纲。8.根据权利要求7所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，土地利用系数计算公式为：；式中，为不同坡度下的土地利用系数，为土地类型利用系数，为坡度利用系数,为保护区利用系数，保护区系数取0或1。9.根据权利要求8所述的一种基于多源数据融合的风能潜力评估方法，其特征在于，技术潜力评估公式为：；式中，是阵列效率，是土地利用系数，是容量因子，是风电场运行的时间，是安装风机的区域面积，装机容量密度，其中，装机容量密度表示为额定功率和间距参数的函数，装机容量密度的表...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱屹东，钟帅，沈镭，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，
类型：发明
国别省市：
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