一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统技术方案

本发明专利技术公开了一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，涉及建模评估技术领域，包括模型结果评估单元

【技术实现步骤摘要】
一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统


[0001]本专利技术涉及建模评估
，具体为一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统
。

技术介绍

[0002]风电场尾流是指当风通过一个或一系列风力发电机组后，在其背风一侧形成的风速和风向的变化区域，尾流主要由旋涡
、
湍流和速度减小等因素构成，尾流对风力发电场的运行和发电效率具有重要影响，尾流的形成是由风力发电机组的旋转产生的，当风经过正常运转的风力发电机组时，机组的旋转会造成空气速度和风向的改变，在背风一侧，空气速度会减小，而风向也会产生扭曲，这种速度减小和扭曲的现象就是风电场尾流；
[0003]评估风电场尾流建模精确度的计算系统会导致无法全面
、
客观地评估风电场尾流建模的准确性和可靠性，从而无法确定模型在实际应用中的表现，从而使决策者难以依据该模型做出合理的决策，缺乏评估精确度的计算系统可能导致综合展示单元收到不可靠的评估结果，从而将对风电场尾流模型的真实情况的理解和评估，并可能给决策者带来误导或不确定性，且评估精确度的计算系统能够帮助发现模型的局限性和弱点，并且无法及时发现模型在特定条件下的预测误差或不确定性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，包括模型结果评估单元
、
标准模型比对单元
、
实测数据收集单元
、
历史数据回溯单元和综合展示单元；
[0006]数据获取单元，所述数据获取单元通过与实测设备和数据库进行数据交互，获取实时数据和历史数据，且将获取的实时数据和历史数据分别传输至数据处理单元和交叉验证单元；
[0007]数据处理单元，所述数据处理单元对数据获取单元发送的实时数据和历史数据进行接收，且对接收到的数据进行质量控制和校验，质量控制和校验包括检查异常值
、
删除和插值处理缺失数据，并将处理后的数据传输至尾流建模单元；
[0008]建模参数设置单元，所述建模参数设置单元与用户进行交互，接收用户输入的参数，由用户指定建模所需的参数，所需的参数包括风电场布局参数
、
风况参数
、
风机参数
、
地形参数
、
大气稳定度参数和模拟时间参数，并且将输入的参数传输至尾流建模单元；
[0009]尾流建模单元，所述尾流建模单元对数据处理单元发送的数据
、
建模参数设置单元输入的参数和交叉验证单元发送的训练集进行接收，且根据接收的数据
、
参数和训练集通过使用三维建模技术创建风电场尾流模型，并且将创建的风电场尾流模型分别传输至模型结果评估单元和标准模型比对单元；
[0010]交叉验证单元，所述交叉验证单元对数据获取单元发送的实时数据与历史数据和尾流建模单元发送的风电场尾流模型进行接收，且将接收的数据划分为训练集和验证集，且将训练集传输至尾流建模单元，并使用验证集对接收的风电场尾流模型进行验证
。
[0011]优选的，所述模型结果评估单元对尾流建模单元发送的风电场尾流模型进行接收，且对接收的风电场尾流模型进行评估和分析，并将评估和分析的结果传输至综合展示单元，所述标准模型比对单元对尾流建模单元发送的风电场尾流模型进行接收，且通过调用标准经验模型，将接收的风电场尾流模型与调用标准经验模型进行比对，且计算第一差异指标，第一差异指标包括绝对误差
、
相对误差和误差百分比，并且将计算的第一差异指标传输至综合展示单元，所述综合展示单元对模型结果评估单元发送的评估和分析的结果和标准模型比对单元发送的第一差异指标进行接收，且通过数据可视化工具，将接收的第一差异指标以及评估和分析的结果以图表的形式进行展示
。
[0012]优选的，所述实测数据收集单元通过现场监测设备
、
风电场运营数据收集设备运行的实测数据，且将收集的实测数据传输至模型结果评估单元，所述历史数据回溯单元通过与历史数据源进行交互，获取历史数据，且将获取的历史数据传输至模型结果评估单元
。
[0013]优选的，所述模型结果评估单元包括相关性评估模块
、
预测误差评估模块和敏感性评估模块，所述相关性评估模块的接收端与实测数据收集单元的输出端电性连接，所述预测误差评估模块的接收端与历史数据回溯单元的输出端电性连接，所述模型结果评估单元的输出端与综合展示单元的接收端电性连接
。
[0014]优选的，所述相关性评估模块通过分析风电场尾流建模结果与实时数据之间的差异来评估两者之间的相关性，从而来评估建模的准确性，所述预测误差评估模块将历史数据与风电场尾流建模结果进行对比，根据时间戳匹配风电场尾流建模结果和实际观测值，计算建模结果与实际观测值之间的第二差异指标，且以百分比的形式将差异指标数值化，所述敏感性评估模块通过对输入参数进行敏感性分析，评估风电场尾流建模结果对于输入参数变化的响应程度，从而评估模型对不同参数的敏感程度
。
[0015]优选的，所述数据处理单元包括数据接收模块
、
异常值检测模块
、
缺失数据处理模块和数据校验模块，所述数据接收模块接收数据获取单元发送的实时数据和历史数据，所述异常值检测模块预设数据的范围阙值，对接收到的数据进行异常值检测，若超出预设数据的范围阙值，则判断为异常值，所述缺失数据处理模块检测数据中存在缺失值，采取删除的方式进行处理，对删除的数据进行无效值填充，无效值包括数值零，所述数据校验模块验证数据的格式和数据类型是否符合设定
。
[0016]优选的，所述数据获取单元包括实际设备交互模块和数据库访问模块，所述实际设备交互模块通过设备接口
、
传感器和网络连接来实现与实际设备进行通信，获取实时数据，所述数据库访问模块通过与数据库进行交互，查询和提取历史数据，数据库存储有历史的观测数据和用户操作记录，使用查询语言和访问接口，从数据库中检索所需的数据
。
[0017]优选的，所述尾流建模单元包括模型参数接收模块
、
尾流建模计算模块
、
尾流效应分析模块和数据集接收模块，所述模型参数接收模块对建模参数设置单元输入的参数进行接收，所述尾流建模计算模块基于接收的参数，进行尾流建模计算，根据风电场中不同风力发电机组的位置和风速，通过数值模拟算法计算每个发电机组受到的尾流影响，所述尾流效应分析模块分析尾流建模结果，通过计算尾流速度
、
功率折减和湍流强度指标评估风电
机组间的相互影响程度，以评估风电机组的布局方案和运行效果，所述数据集接收模块对数据处理单元发送的数据和交叉验证单元发送的训练集进行接收，数值模拟算法具体为：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，包括模型结果评估单元
(6)、
标准模型比对单元
(7)、
实测数据收集单元
(8)、
历史数据回溯单元
(9)
和综合展示单元
(10)
，其特征在于：数据获取单元
(1)
，所述数据获取单元
(1)
通过与实测设备和数据库进行数据交互，获取实时数据和历史数据，且将获取的实时数据和历史数据分别传输至数据处理单元
(2)
和交叉验证单元
(5)
；数据处理单元
(2)
，所述数据处理单元
(2)
对数据获取单元
(1)
发送的实时数据和历史数据进行接收，且对接收到的数据进行质量控制和校验，质量控制和校验包括检查异常值
、
删除和插值处理缺失数据，并将处理后的数据传输至尾流建模单元
(3)
；建模参数设置单元
(4)
，所述建模参数设置单元
(4)
与用户进行交互，接收用户输入的参数，由用户指定建模所需的参数，所需的参数包括风电场布局参数
、
风况参数
、
风机参数
、
地形参数
、
大气稳定度参数和模拟时间参数，并且将输入的参数传输至尾流建模单元
(3)
；尾流建模单元
(3)
，所述尾流建模单元
(3)
对数据处理单元
(2)
发送的数据
、
建模参数设置单元
(4)
输入的参数和交叉验证单元
(5)
发送的训练集进行接收，且根据接收的数据
、
参数和训练集通过使用三维建模技术创建风电场尾流模型，并且将创建的风电场尾流模型分别传输至模型结果评估单元
(6)
和标准模型比对单元
(7)
；交叉验证单元
(5)
，所述交叉验证单元
(5)
对数据获取单元
(1)
发送的实时数据与历史数据和尾流建模单元
(3)
发送的风电场尾流模型进行接收，且将接收的数据划分为训练集和验证集，且将训练集传输至尾流建模单元
(3)
，并使用验证集对接收的风电场尾流模型进行验证
。2.
根据权利要求1所述的一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，其特征在于：所述模型结果评估单元
(6)
对尾流建模单元
(3)
发送的风电场尾流模型进行接收，且对接收的风电场尾流模型进行评估和分析，并将评估和分析的结果传输至综合展示单元
(10)
，所述标准模型比对单元
(7)
对尾流建模单元
(3)
发送的风电场尾流模型进行接收，且通过调用标准经验模型，将接收的风电场尾流模型与调用标准经验模型进行比对，且计算第一差异指标，第一差异指标包括绝对误差
、
相对误差和误差百分比，并且将计算的第一差异指标传输至综合展示单元
(10)
，所述综合展示单元
(10)
对模型结果评估单元
(6)
发送的评估和分析的结果和标准模型比对单元
(7)
发送的第一差异指标进行接收，且通过数据可视化工具，将接收的第一差异指标以及评估和分析的结果以图表的形式进行展示
。3.
根据权利要求2所述的一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，其特征在于：所述实测数据收集单元
(8)
通过现场监测设备
、
风电场运营数据收集设备运行的实测数据，且将收集的实测数据传输至模型结果评估单元
(6)
，所述历史数据回溯单元
(9)
通过与历史数据源进行交互，获取历史数据，且将获取的历史数据传输至模型结果评估单元
(6)。4.
根据权利要求3所述的一种评估风电场尾流建模精确度的计算系统，其特征在于：所述模型结果评估单元
(6)
包括相关性评估模块
(601)、
预测误差评估模块
(602)
和敏感性评估模块
(603)
，所述相关性评估模块
(601)
的接收端与实测数据收集单元
(8)
的输出端电性连接，所述预测误差评估模块
(602)

【专利技术属性】
技术研发人员：梁炯炯，陈勇，陈章勇，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：