海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及新能源技术领域，公开了海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置，方法包括：收集目标海域的再分析资料数据并对其进行要素提取后，基于预设方法进行预处理后基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据并分别进行等级划分和数据存储，将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；构建用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估

【技术实现步骤摘要】
海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体涉及海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置
。

技术介绍

[0002]风能作为绿色环保
、
可再生的资源已经得到全世界广泛重视
。
由于海上具有风速大
、
发电量大以及干扰少等优点，近年来海上风电发展迅速
。
由于海岸线较长且风能资源差异较大，因此在风电场选址的阶段能够准确的计算拟建风电场的理论电量将至关重要
。
传统方法一般是在拟建风电场内立测风塔，并开展至少一年测风塔的完整观测，基于观测数据进行计算
。
由于海上环境恶劣，测风塔的安装难度大且费用高
。
此外，风电场宏观选址往往是在较大的范围内开展的，需要同时评估多处目标区域的风资源情况，因此传统技术方案不适用
。
[0003]大气再分析资料就是用先进的
、
固定的资料同化系统和数值预报模式，将模式预报和历史观测资料进行融合，从而得到变量丰富
、
空间覆盖完整
、
时间均一稳定的长序列历史天气资料
。
研究表明，欧洲中期天气预报中心发布的第五代大气再分析数据集
ERA5
的
100m
高度风速数据集在再分析资料中表现很好，接近于目前轮毂高度，适合应用于区域风能资源的评估
。
但由于再分析数据往往涉及空间信息及多维特征，且以栅格数据的形式存储，传统的关系型数据库无法存储此类数据；此外，利用再分析数据进行风能资源评估时，其计算和查询往往需要专业工具，评估操作不够便捷
。
[0004]综上，现有海上风电场的发电量评估多是在收集实测数据的基础上开展，存在评估费用高
、
施工难度大的问题，且评估往往是针对单个区域进行的，鲜少有相关技术能够实现无实测数据条件下大范围任意空间区域的海上风电场理论发电量的快速评估
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置，能够实现海上区域任意点位风资源数据的快速查询和海上风电场理论发电量的快速计算，可为风电场宏观选址及运行优化提供评估参考和支撑，以解决上述技术背景中提出的问题
。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，方法包括：根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据；对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导
入关系型数据库来构建机型参数数据库；将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；构建用户评估界面，用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库
、
机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果
。
[0007]本专利技术利用入流风速数据库和机型参数数据库，结合用户评估界面能够实现目标海域任意点位风资源数据的快速查询以及海上风电场理论发电量的快速计算，为风电场宏观选址及运行优化提供评估参考和支撑
。
[0008]在一种可选的实施方式中，预设要求包括：时间要求和海域范围要求，根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据的过程，包括：收集目标海域及其周边预设半径海域范围内预设时间的网格化再分析资料数据，再分析资料数据，包括：
NCEP、ERA5
和
MERRA2。
[0009]本专利技术基于预设要求收集得到的再分析资料数据，能够保证再分析资料数据的质量，提高后续风电场理论发电量评估的准确性
。
[0010]在一种可选的实施方式中，预设方法，包括：三次样条函数插值方法
、
双线性插值方法和最邻近插值方法
。
[0011]本专利技术利用预设方法进行预处理，能够得到细粒度分辨率的网格数据，一定程度上提高了数据的质量，便于后续风电场理论发电量评估的准确性
。
[0012]在一种可选的实施方式中，风速合成公式为：
[0013]其中，为时刻某网格点合成的风速数据，
、
为时刻某网格点
U、V
的风速数据；
[0014]风向合成公式为：
[0015]其中，为时刻某网格点合成的风向数据，
、
为时刻某网格点
U、V
的风速数据，
deg
为风向方位，，
nan
是异常数据
。
[0016]本专利技术利用风速合成公式和风向合成公式，能够获得规范的合成风速和风向数据
。
[0017]在一种可选的实施方式中，对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储的过程，包括：将合成的风速数据划分为预设风速等级，将合成的风向数据划分为预设风向扇区；计算预设风速等级
×
预设风向扇区的交叉频率并将其存储为栅格数据；预设风速等级
×
预设风向扇区的交叉频率的计算公式为：
[0018]其中，为风速为风速等级
、j
风向扇区的频率，为风速为风速等级
、j
风向扇区的频数，为风速为风速等级频数
。
[0019]本专利技术对风速和风向数据进行等级划分，有助于得到层次鲜明的数据；将预设风速等级
×
预设风向扇区的交叉频率进行栅格数据格式的存储，能够更好的保留原始数据的空间信息和多维特征
。
[0020]在一种可选的实施方式中，待评估风电场的风场数据，包括：风场信息和机型机位；其中，风场信息包括：风场名称和风电场设计容量；机型机位包括：区域边界信息和风机排布信息，风机排布信息包括：机型名称
、
经纬度坐标和轮毂高度
。
[0021]本专利技术利用待评估风电场的风场数据用来评估其理论净发电量，可以快速获取评估结果，用于指导风电场宏观选址及运行优化
。
[0022]在一种可选的实施方式中，将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库
、
机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果的过程，包括：将待评估风电场的区域边界信息输入入流风速数据库，对应提取多组距离最近的网格点的预设风速等级
×
预设风向扇区交叉频率数据；将待评估风电场的风机排布信息输入机型参数数据库，对应提取待评估风电场所有相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据；对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；构建用户评估界面，所述用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库
、
机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果
。2.
根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述预设要求包括：时间要求和海域范围要求，根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据的过程，包括：收集目标海域及其周边预设半径海域范围内预设时间的网格化再分析资料数据，所述再分析资料数据，包括：
NCEP、ERA5
和
MERRA2。3.
根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述预设方法，包括：三次样条函数插值方法
、
双线性插值方法和最邻近插值方法
。4.
根据权利要求2所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，风速合成公式为：其中，为时刻某网格点合成的风速数据，
、
为时刻某网格点
U、V
的风速数据；风向合成公式为：其中，为时刻某网格点合成的风向数据，
、
为时刻某网格点
U、V
的风速数
据，
deg
为风向方位，，
nan
是异常数据
。5.
根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储的过程，包括：将合成的风速数据划分为预设风速等级，将合成的风向数据划分为预设风向扇区；计算预设风速等级
×
预设风向扇区的交叉频率并将其存储为栅格数据，所述预设风速等级
×
预设风向扇区的交叉频率的计算公式为：其中，为风速为风速等级
、j
风向扇区的频率，为风速为风速等级
、j
风向扇区的频数，为风速为风速等级频数
。6.
根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述待评估风电场的风场数据，包括：风场信息和机型机位；其中，风场信息包括：风场名称和风电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，张子良，文仁强，易侃，马璐，杜梦蛟，张皓，张泽超，杨恒，陈圣哲，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：