本發(fā)明涉及湍流強(qiáng)度評(píng)估，具體涉及一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)資源是風(fēng)力發(fā)電行業(yè)表征一個(gè)區(qū)域風(fēng)能狀況的重要綜合指標(biāo)，包含湍流強(qiáng)度、平均風(fēng)速、風(fēng)切變、極端風(fēng)速等多種參數(shù)。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已呈現(xiàn)出長(zhǎng)葉片、高塔架、低成本的明顯趨勢(shì)，湍流強(qiáng)度作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)之一，直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組整機(jī)、子系統(tǒng)及零部件疲勞、極限載荷，間接影響機(jī)組發(fā)電性能、安全性能及成本。因此，如何準(zhǔn)確獲取風(fēng)電場(chǎng)湍流強(qiáng)度，是風(fēng)電行業(yè)尤其是整機(jī)廠商的聚焦核心。

2、公開號(hào)為cn117785848a的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種風(fēng)電機(jī)組扇區(qū)管理下的有效湍流計(jì)算方法及裝置，提出了插值的方法對(duì)湍流空缺數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)全，基于優(yōu)化后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，提高了有效湍流計(jì)算的準(zhǔn)確度。然而，該專利僅提到根據(jù)業(yè)務(wù)需求判斷采用實(shí)際風(fēng)頻還是威布爾擬合風(fēng)頻進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算，未給出具體的選擇方案，此外，該專利默認(rèn)湍流分布滿足威布爾分布，然而實(shí)際應(yīng)用中，并非所有的數(shù)據(jù)都貼合威布爾分布，當(dāng)不滿足威布爾分布時(shí)，該專利的準(zhǔn)確性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法及系統(tǒng)，以提高有效湍流強(qiáng)度評(píng)估的準(zhǔn)確性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)一些實(shí)施例，本發(fā)明的第一方面，提供了一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，包括：

3、獲取風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，基于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)位置的風(fēng)頻矩陣和湍流矩陣；

4、基于風(fēng)頻矩陣，獲取不同風(fēng)向扇區(qū)分布的風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)；

5、基于湍流矩陣，分別獲取正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度；

6、基于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)速下各湍流箱體區(qū)間內(nèi)的觀測(cè)頻數(shù)和期望頻數(shù)進(jìn)行卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)；其中，期望頻數(shù)包括正態(tài)分布期望頻數(shù)、對(duì)數(shù)正態(tài)分布期望頻數(shù)和威布爾分布期望頻數(shù)；

7、根據(jù)卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)結(jié)果，使用對(duì)應(yīng)分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度確定湍流概率密度函數(shù)；

8、根據(jù)湍流概率密度函數(shù)和風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)，得到有效湍流強(qiáng)度。

9、本發(fā)明的第二方面，提供了一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估系統(tǒng)，包括：

10、數(shù)據(jù)初始化模塊，被配置為獲取風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，基于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)位置的風(fēng)頻矩陣和湍流矩陣；

11、離散概率密度函數(shù)獲取模塊，被配置為基于風(fēng)頻矩陣，獲取不同風(fēng)向扇區(qū)分布的風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)；

12、環(huán)境湍流強(qiáng)度獲取模塊，被配置為基于湍流矩陣，分別獲取正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度；

13、卡方檢驗(yàn)?zāi)K，被配置為基于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)速下各湍流箱體區(qū)間內(nèi)的觀測(cè)頻數(shù)和期望頻數(shù)進(jìn)行卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)；其中，期望頻數(shù)包括正態(tài)分布期望頻數(shù)、對(duì)數(shù)正態(tài)分布期望頻數(shù)和威布爾分布期望頻數(shù)；

14、湍流概率密度函數(shù)計(jì)算模塊，被配置為根據(jù)卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)結(jié)果，使用對(duì)應(yīng)分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度確定湍流概率密度函數(shù)；

15、有效湍流強(qiáng)度計(jì)算模塊，被配置為根據(jù)湍流概率密度函數(shù)和風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)，得到有效湍流強(qiáng)度。

16、本發(fā)明的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以完成上述一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法的步驟。

17、本發(fā)明的第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，完成上述一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法的步驟。

18、本發(fā)明的第五方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法的步驟。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法及系統(tǒng)，在有效湍流強(qiáng)度評(píng)估計(jì)算過程中引入卡方檢驗(yàn)，判斷實(shí)際場(chǎng)址下的湍流數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和/或威布爾分布，再根據(jù)確定的分布函數(shù)計(jì)算有效湍流強(qiáng)度，相較于直接采用特定分布進(jìn)行計(jì)算的方式，更加貼近數(shù)據(jù)的實(shí)際分布形式，提高了有效湍流強(qiáng)度評(píng)估的準(zhǔn)確性。若出現(xiàn)某風(fēng)速段均不符合三種分布，則取包絡(luò)值，即按照三種分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度最大值作為設(shè)定值進(jìn)行計(jì)算，相較于傳統(tǒng)直接采用實(shí)際風(fēng)頻取包絡(luò)的方式，冗余程度更低，計(jì)算效率更高。

21、本發(fā)明附加方面的優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，其特征在于，所述基于風(fēng)頻矩陣，獲取不同風(fēng)向扇區(qū)分布的風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，其特征在于，所述基于湍流矩陣，分別獲取正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，其特征在于，所述基于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，對(duì)各風(fēng)速下各湍流箱體區(qū)間內(nèi)的觀測(cè)頻數(shù)和期望頻數(shù)進(jìn)行卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，其特征在于，對(duì)單個(gè)風(fēng)速區(qū)間的實(shí)際湍流強(qiáng)度以設(shè)定步長(zhǎng)等間距劃分為多個(gè)湍流箱體區(qū)間，分別獲取正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布在各湍流箱體區(qū)間內(nèi)的期望頻數(shù)；獲取落入各湍流箱體區(qū)間內(nèi)的的實(shí)際頻數(shù)作為觀測(cè)頻數(shù)；采用p值法對(duì)每個(gè)湍流箱體區(qū)間內(nèi)的期望頻數(shù)和觀測(cè)頻數(shù)進(jìn)行卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)，判斷期望頻數(shù)和觀測(cè)頻數(shù)間是否存在獨(dú)立性。

6.如權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法，其特征在于，所述根據(jù)卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)結(jié)果，使用對(duì)應(yīng)分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度確定湍流概率密度函數(shù)，包括：

7.一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以完成權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述方法的步驟。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，完成權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種風(fēng)電場(chǎng)有效湍流強(qiáng)度評(píng)估方法及系統(tǒng)，涉及湍流強(qiáng)度評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括：獲取風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，基于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速時(shí)序數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)位置的風(fēng)頻矩陣和湍流矩陣；獲取不同風(fēng)向扇區(qū)分布的風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)；分別獲取正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度；對(duì)各風(fēng)速下各湍流箱體區(qū)間內(nèi)的觀測(cè)頻數(shù)和期望頻數(shù)進(jìn)行卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)；根據(jù)卡方獨(dú)立性檢驗(yàn)結(jié)果，使用對(duì)應(yīng)分布下的環(huán)境湍流強(qiáng)度確定湍流概率密度函數(shù)；根據(jù)湍流概率密度函數(shù)和風(fēng)頻離散概率密度函數(shù)，得到有效湍流強(qiáng)度。本發(fā)明能夠提高有效湍流強(qiáng)度評(píng)估的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：梁開一,王恭喜,李鋼強(qiáng),劉小龍,凡如雷,劉念爽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中車山東風(fēng)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17