一种风电设备的布局方法技术

本申请公开了一种风电设备的布局方法

【技术实现步骤摘要】
一种风电设备的布局方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及新能源基地测绘
，尤其涉及一种风电设备的布局方法
、
装置
、
设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]风力发电是指把风的动能转为电能，风能是一种清洁无公害的可再生能源，风力发电通过风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，且风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，是一种可再生的新能源
。
[0003]在风电场的初期建设规划中，需要在风电场区域内合理排布每个风力机的位置
。
在风电场中，相邻的风力机之间若过于拥挤，则会导致诸如尾流效应等问题，若下游风力机位于上游风力机的尾流区域内，下游风力机的输入风速就会低于上游风力机的输入风速，这种被称为尾流效应的现象将影响下风向风力机的效率
。
[0004]目前，风电场机组的布局大多采用人工布局的方式，通过占用空间冗余的方式让相邻的风电机间距足够大，以保证每个风电机的运行效率，该种布局方式容易导致地域资源浪费
。
一部分布局方式通常为启发式算法，随着风电场限制区域扩大及风机数量的增多，风电场布局优化模型朝着精细化准确化的方向发展，优化模型需要考虑更多的约束限制条件且精确计算复杂的目标函数，采用传统的启发式算法将出现计算成本过高和寻优能力欠缺的问题
。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供风电设备的布局方法
、
装置
、
设备及存储介质，以解决现有技术中人工布局占用空间冗余导致地域资源浪费
、
传统的启发式算法将出现计算成本过高和寻优能力欠缺的问题
。
[0006]为实现了上述目的，本申请提供了如下技术方案：一种风电设备的布局方法，所述风电设备包括至少两个位于同一预设区域内的风电机，所述风电设备的布局方法包括：获取所述预设区域的高程数据并根据所述高程数据生成等高线地形；基于每个风电机的高程坐标分别构建一个节点，并将所述节点输出至所述等高线地形，并将所有节点约束于所述等高线地形；分别对每个节点赋予预设电量的相同极性电荷以形成一个带电粒子，根据库仑定律分别计算每两个邻接的带点粒子的第一作用力；分别对每两个邻接的节点赋予预设许用拉应力的理想弹簧，并根据胡克定律分别计算每个理想弹簧的第二作用力；基于同一个节点获取所述第一作用力与所述第二作用力的合力，并驱使每个节点分别沿各自的合力方向移动，以更新每个节点在所述等高线地形上的位置信息；根据粒子群算法以预设次数迭代所有节点的位置信息，以使所述节点的合力的数
值总和小于等于预设阈值；获取迭代完成后所有节点的最终位置并固定至所述等高线地形，以形成所有风电机的布局
。
[0007]作为本申请的进一步改进，获取迭代完成后所有节点的最终位置并固定至所述等高线地形，以形成所有风电机的布局，之后，包括：基于每个节点分别赋予一个预设高度的支撑基座，并分别在每个支撑基座的顶端赋予一个预设半径的受风扇面；获取所述预设区域基于预设单位自然时长周期的若干个历史自然风数据；分别将每个历史自然风数据作为一个输入节点，以所述预设区域的自然周期风向规律为输出目标构建神经网络训练模型；根据所述神经网络训练模型训练所有输入节点以获取所述自然周期风向规律；根据训练完成的自然周期风向规律分别计算每个受风扇面的最大受风面；分别获取每个最大受风面的法线方向；基于同一个节点根据最大受风面的法线方向调整所述受风扇面的法线方向以使所述受风扇面的法线方向与所述最大受风面的法线方向重合
。
[0008]作为本申请的进一步改进，所述神经网络训练模型通过式（1）表征：（1）；其中，为所述神经网络训练模型，所述神经网络训练模型包括一个输入层
、
一个隐含层
、
一个输出层；为第个输入节点，为所述输入层的第个输入节点到所述隐含层的第个输入节点的预设权值；为所述隐含层的第个输入节点的阈值；为传递函数，且
。
[0009]作为本申请的进一步改进，基于同一个节点获取所述第一作用力与所述第二作用力的合力，并驱使每个节点分别沿各自的合力方向移动，以更新每个节点在所述等高线地形上的位置信息，包括：分别将每个第一作用力拆分为一个第一
x
方向力和一个第一
y
方向力；基于同一个节点将所述第一
x
方向力和所述第一
y
方向力根据库仑定律换算为第一
x
方向距离和第一
y
方向距离；根据式（2）和式（3）计算所有节点的第一位移距离：（2）；
其中，为第一横向位移距离，为静电力常量，为所述第一
x
方向距离，为所有节点之间的实际距离；（3）；其中，为第一纵向位移距离，为所述静电力常量，为所述第一
y
方向距离，为所有节点之间的实际距离；基于同一个节点整合所述第一横向位移距离与所述第一纵向位移距离得到所述第一位移距离；将所有第二作用力拆分为第二
x
方向力和第二
y
方向力，并分别将所述第二
x
方向力和所述第二
y
方向力根据胡克定律换算为第二
x
方向距离和第二
y
方向距离，并根据式（4）和式（5）计算所有节点的第二位移距离；（4）；其中，为第二横向位移距离，为弹性系数，为所述第二
x
方向距离；（5）；其中，为第二纵向位移距离，为所述弹性系数，为所述第二
y
方向距离；基于同一个节点整合所述第二横向位移距离与所述第二纵向位移距离得到所述第二位移距离；基于同一个节点对所述第一位移距离和所述第二位移距离进行累加，分别得到每个节点的欧几里得距离；分别根据每个节点的欧几里得距离进行移动，直至每个节点的欧几里得距离为零，得到每个节点的位置信息
。
[0010]作为本申请的进一步改进，根据粒子群算法以预设次数迭代所有节点的位置信息，以使所述节点的合力的数值总和小于等于预设阈值，包括：根据式（6）对所述数值总和定义若干个随机解，定义所有随机解的计算结果为所述数值总和小于等于预设阈值；（6）；其中，为所有随机解的集合，分别为每个随机解，为随机解的标号，为所有随机解的个数；为所有随机解的速度的集合，分别为每个随机解的速度；初始化每个随机解的位置，并基于同一个随机解根据式（7）分别更新每个随机解的位置和速度：
（7）；其中，为第个随机解在第步的速度，为第个随机解在第步的速度惯性，为惯性系数，为第个随机解的自我认知表征，为第个随机解的社会认知表征；与均为学习因子，为预设取值范围的随机数，为第个随机解已获得的最优解，为所有随机解已获得的最优解；根据所述式（7）迭代所有随机解预设次数，以更新每个以及每个；分别判断每个相比于上一次迭代的第一差值是否小于等于第一预设适应阈值；若是，则分别判断每个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种风电设备的布局方法，所述风电设备包括至少两个位于同一预设区域内的风电机，其特征在于，所述风电设备的布局方法包括：获取所述预设区域的高程数据并根据所述高程数据生成等高线地形；基于每个风电机的高程坐标分别构建一个节点，并将所述节点输出至所述等高线地形，并将所有节点约束于所述等高线地形；分别对每个节点赋予预设电量的相同极性电荷以形成一个带电粒子，根据库仑定律分别计算每两个邻接的带点粒子的第一作用力；分别对每两个邻接的节点赋予预设许用拉应力的理想弹簧，并根据胡克定律分别计算每个理想弹簧的第二作用力；基于同一个节点获取所述第一作用力与所述第二作用力的合力，并驱使每个节点分别沿各自的合力方向移动，以更新每个节点在所述等高线地形上的位置信息；根据粒子群算法以预设次数迭代所有节点的位置信息，以使所述节点的合力的数值总和小于等于预设阈值；获取迭代完成后所有节点的最终位置并固定至所述等高线地形，以形成所有风电机的布局
。2.
根据权利要求1所述的布局方法，其特征在于，获取迭代完成后所有节点的最终位置并固定至所述等高线地形，以形成所有风电机的布局，之后，包括：基于每个节点分别赋予一个预设高度的支撑基座，并分别在每个支撑基座的顶端赋予一个预设半径的受风扇面；获取所述预设区域基于预设单位自然时长周期的若干个历史自然风数据；分别将每个历史自然风数据作为一个输入节点，以所述预设区域的自然周期风向规律为输出目标构建神经网络训练模型；根据所述神经网络训练模型训练所有输入节点以获取所述自然周期风向规律；根据训练完成的自然周期风向规律分别计算每个受风扇面的最大受风面；分别获取每个最大受风面的法线方向；基于同一个节点根据最大受风面的法线方向调整所述受风扇面的法线方向以使所述受风扇面的法线方向与所述最大受风面的法线方向重合
。3.
根据权利要求2所述的风电设备的布局方法，其特征在于，所述神经网络训练模型通过式（1）表征：（1）；其中，为所述神经网络训练模型，所述神经网络训练模型包括一个输入层
、
一个隐含层
、
一个输出层；为第个输入节点，为所述输入层的第个输入节点到所述隐含
层的第个输入节点的预设权值；为所述隐含层的第个输入节点的阈值；为传递函数，且
。4.
根据权利要求1所述的风电设备的布局方法，其特征在于，基于同一个节点获取所述第一作用力与所述第二作用力的合力，并驱使每个节点分别沿各自的合力方向移动，以更新每个节点在所述等高线地形上的位置信息，包括：分别将每个第一作用力拆分为一个第一
x
方向力和一个第一
y
方向力；基于同一个节点将所述第一
x
方向力和所述第一
y
方向力根据库仑定律换算为第一
x
方向距离和第一
y
方向距离；根据式（2）和式（3）计算所有节点的第一位移距离：（2）；其中，为第一横向位移距离，为静电力常量，为所述第一
x
方向距离，为所有节点之间的实际距离；（3）；其中，为第一纵向位移距离，为所述静电力常量，为所述第一
y
方向距离，为所有节点之间的实际距离；基于同一个节点整合所述第一横向位移距离与所述第一纵向位移距离得到所述第一位移距离；将所有第二作用力拆分为第二
x
方向力和第二
y
方向力，并分别将所述第二
x
方向力和所述第二
y
方向力根据胡克定律换算为第二
x
方向距离和第二
y
方向距离，并根据式（4）和式（5）计算所有节点的第二位移距离；（4）；其中，为第二横向位移距离，为弹性系数，为所述第二
x
方向距离；（5）；其中，为第二纵向位移距离，为所述弹性系数，为所述第二
y
方向距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琳，吴智泉，张新，陈克锐，陈丰，蒋建平，唐世伟，罗雯予，赵习，边卓伟，
申请(专利权)人：云南电投绿能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：