一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，包括如下获取测点的测风数据，进行预处理，得到沿波束方向的径向风速信息，并对原始数据进行质控；建立5参数来流风场模型；将质控后的径向风速数据输入5参数来流风场模型，获得来流风场特征参数并计算出中心位置的水平风速和风向；所述对原始数据进行质控包括，根据每个时刻的数据可利用率，对原始数据进行有效性的判断，对无效数据进行剔除，并对剔除时刻的数据进行滑窗填充。本发明专利技术克服了传统风电机组风速风向仪存在风参数实测精度低、易受风沙雨雪影响、测量参数不全面等问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及新能源风力发电领域，尤其是涉及一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国新能源发展取得显著成效，风电的高品质、高质量、高稳定的供应显得尤为重要。
[0003]传统风电机组风速风向仪存在风参数实测精度低、易受风沙雨雪影响、测量参数不全面等问题，风能固有的随机波动性、间歇性、矢量多变性等特征直接影响了风电场对电网的供应，对来流风场的精准感知与重构不仅有利于电网端精准的调度，而且还能为风电机组的场群控制提供可靠的控制参数，对于降低电网负载、实现电网安全运行和场群控制具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提了一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，用以解决现有技术中来流风场特征参数描述的不足的问题，包括如下步骤：
[0005]获取测点的测风数据，进行预处理，得到沿波束方向的径向风速信息，并对原始数据进行质控；
[0006]建立5参数来流风场模型；
[0007]将质控后的径向风速数据输入5参数来流风场模型，获得来流风场特征参数并计算出中心位置的水平风速和风向。
[0008]优选的，所述对原始数据进行质控包括，根据每个时刻的数据可利用率，对原始数据进行有效性的判断，对无效数据进行剔除，并对剔除时刻的数据进行滑窗填充。
[0009]优选的，所述建立5参数来流风场模型包括来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换和风场模型构建。
[0010]本专利技术还提供了一种大气不均匀下风场特征参数的计算系统，包括，接收模块，用于获取获取每个测点的测风数据，并对测风数据进行预处理，得到沿波束方向的径向风速信息；
[0011]处理模块：用于建立5参数来流风场模型；
[0012]计算模块，用于将径向风速数据输入5参数来流风场模型，获得来流风场特征参数并计算出中心位置的水平风速和风向。
[0013]优选的，所述计算模块包括，来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换和风场模型构建以及计算风场特征参数。
[0014]本专利技术还提供了一种大气不均匀下风场特征参数的计算设备，包括，存储介质，用于存储计算机程序；
[0015]处理器，用于执行所述计算机程序时实现大气不均匀下风场特征参数的计算方法
的步骤。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术克服了传统风电机组风速风向仪存在风参数实测精度低、易受风沙雨雪影响、测量参数不全面等问题。
[0018](2)得到不同高度层的中心点有效风速更具时效性，不存在测量时间滞的问题。
[0019](3)有效风速的精确度也大大提高，有助于减轻电网调峰压力，对于缓解弃风与用电慌并存的局面具有重要意义。
[0020](4)本申请同时还提供了一种大气不均匀下风场特征参数的计算系统及设备具有上述有益效果。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法的示意图；
[0022]图2为本专利技术一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法的计算流程图；
[0023]图3为本专利技术一种大气不均匀下风场特征参数的计算设备的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术毫米波雷达扫描测风示意图；
[0025]图5为本专利技术三维非均匀流动模型。
具体实施方式
[0026]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]如图1
‑
2所示，本专利技术提供了一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，首先获取每个测点的测风数据，进行预处理，得到沿波束方向的径向风速信息，如图4所示，本方法基于毫米波雷达对风场进行扫描测风，激光雷达安装在测风舱内每个测点的位置上，用于测量由转子吹向每个测点的风速，本申请根据每个测点测得的风速计算测点所在测量平面的风场特征参数，然后根据每个测量平面的风场特征参数计算转子有效风速。
[0028]获取每个测点的测风数据后，需要对测风数据进行质控，方法为，在毫米波雷达探测输出径向风速时，会同步输出每个时刻的数据可利用率，根据数据可利用率对数据进行有效性的判断，对无效数据进行剔除，并对剔除时刻的数据进行滑窗填充。
[0029]建立5参数来流风场模型与参数求解；
[0030]将质控后的径向风速数据输入5参数来流风场模型，获得来流风场特征参数并计算出中心位置的水平风速和风向，具体方法为：
[0031]如图5所示，三维非均匀流动模型，一种不均匀的风场流动模型，假设来流风矢量坐标系中的横向和纵向风分量u
W
和v
W
为0。垂直风分量w
W
由平均垂直风速v0，线性横向剪切系数δ
x
，线性纵向剪切系数δ
y
，横向入流角α
x
和纵向入流角α
y
设定(请参见图2)。这些参数在方法中称为风特征。假定风速矢量场和风特性在给定的时间段内保持恒定：
[0032]建立来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换的关系式为
[0033][0034][0035][0036]所述风场模型构建的方法包括：
[0037][0038][0039]风矢量坐标系与惯性坐标系的变换关系为：
[0040][0041]惯性坐标系下风矢量沿雷达波束方向上的投影为：
[0042][0043](5)(6)(7)联立得：
[0044][0045][0046]其中，x
i,I
、y
i,I
、z
i,I
分别为毫米波雷达探测点的坐标；
[0047]结合(8)(9)给出如下五元非线性方程组，联立求解风场特征参数
[0048][0049]在毫米波雷达正常工作的情况下，该风速重构算法满足测量特定区域风场信息，同时能够满足对风电场群控制的需求，为风电机组辅助前馈控制提供可靠的控制输入参数。
[0050]本专利技术还提供了一种大气不均匀下风场特征参数的计算系统包括，接收模块，用于获取获取每个测点的测风数据，并对测风数据进行预处理，得到沿波束方向的径向风速信息；处理模块：用于建立5参数来流风场模型；计算模块，用于将径向风速数据输入5参数来流风场模型，获得来流风场特征参数并计算出中心位置的水平风速和风向。所述计算模块包括，来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换和风场模型构建以及计算风场特征参数。
[0051]如图3所示，本专利技术还提供了一种大气不均匀下风场特征参数的计算设备，存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：获取测点的测风数据，进行预处理，得到沿波束方向的径向风速信息，并对原始数据进行质控；建立5参数来流风场模型；将质控后的径向风速数据输入5参数来流风场模型，获得来流风场特征参数并计算出中心位置的水平风速和风向。2.根据权利要求1所述的一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，其特征在于，所述对原始数据进行质控包括，根据每个时刻的数据可利用率，对原始数据进行有效性的判断，对无效数据进行剔除，并对剔除时刻的数据进行滑窗填充。3.根据权利要求1所述的一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，其特征在于，所述建立5参数来流风场模型包括来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换和风场模型构建。4.根据权利要求3所述的一种大气不均匀下风场特征参数的计算方法，其特征在于，所述来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换方式为：述来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换方式为：述来流风矢量坐标系向惯性坐标系转换方式为：其中：来流风矢量坐标系中的横向和纵向风分量u
W
和v
W
为0；垂直风分量w
W
由平均垂直风速v0，线性横向剪切系数δ
x
，线性纵向剪切系数δ
y
，横向入流角α
x
和纵向入流角α
y
设定。5.据权利要求4所述的一种大气不均匀下风场特征参...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超越，
申请(专利权)人：上海度风科技有限公司，
类型：发明
国别省市：