[发明专利]一种高海拔山区模糊多准则风电场选址方法

权利要求书

1.一种高海拔山区模糊多准则风电场选址方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）运用层次分析法构建递阶层次模型；

（2）借助地理信息系统平台建立风电场空间数据库；

（3）采用模糊集理论度量风电场适宜度；

（4）利用空间分析技术提取风电场适宜范围；

所述的步骤（1）运用层次分析法构建递阶层次模型包括以下步骤：

1）建立多准则体系：研究高海拔山区风能资源、地形地貌的特征，获取风电场地质灾害、交通运输的信息，结合已建风电场工程的运维状况，遴选高海拔山区风电场适宜性测评指标，并以此为准则，建立以目标层、准则层和子准则层的多准则体系；

2）构造判断矩阵：依据步骤1）建立的多准则体系，采用九标度法对同一层准则进行两两比较，构造判断矩阵；

3）检验判断矩阵一致性：对步骤2）构造的判断矩阵，求其最大特征根λ_max，先计算一致性指标CI，公式为

式中，n是判断矩阵阶数;

 再计算随机一致性比率CR，公式为

式中，RI是平均随机一致性指标；

若CR< 0.10，则判断矩阵符合一致性条件；否则，回到步骤2）调整判断矩阵，直到满足一致性为止；

4）求解准则权重：对步骤3）符合一致性条件的判断矩阵，求其最大特征根λ_max所对应的特征向量，对其进行归一化处理，得到准则权重W= {w₁, w₂, …, w_n}；

所述的步骤（2）借助地理信息系统平台建立风电场空间数据库包括以下步骤：

1）空间数据采集：收集和采集备选区域的地形、风能、地质、交通的基础地理数据，按照矢量、栅格两种形式组织为图层，利用投影变换工具，得到数学基础一致的图层；

2）属性数据录入：收集并录入属性数据，赋予唯一标识码，利用数据库链接工具，建立地理空间数据与属性数据之间的关系；

3）矢量数据栅格化：按照步骤（1）建立的多准则体系，提取符合要求的子准则矢量数据，栅格化为100 m×100 m栅格要素图层；

4）栅格数据派生：按照步骤（1）建立的多准则体系，利用地形分析工具，依子准则从原始栅格数据中派生出100 m×100 m栅格要素图层；

所述的步骤（3）采用模糊集理论度量风电场适宜度包括以下步骤：

构建隶属函数：构造far、near和close_to三种模糊集，分别用于描述正向准则、逆向准则和中间型准则对风电场适宜度的影响;

其隶属函数模型为

式中，∫表示模糊集，/表示“关于”，+是并集符号，x是属性值，α为设定的模糊下限，γ为设定的模糊上限，β为模糊隶属函数交点，β= (α+γ) /2；

2）定义模糊界限表：综合野外勘测调查、内业数据分析和相关研究成果，定义子准则属性的模糊界限表；

3）栅格数据标准化：对栅格图层属性值进行无量纲标准化处理，分别采用最大、最小和中心效果标准化处理正向、逆向和中间型准则；其公式为

式中，x_i和x_i’分别是第i个栅格标准化前后像元值，x_max和x_min分别是所有栅格像元中最大和最小值，x_m是所有栅格像元中最适宜值；

4）计算子准则模糊度：利用地理信息系统的空间分析技术，包括地形分析、缓冲区分析、距离量算，对各子准则选择相应的隶属函数，计算模糊度；

所述的步骤（4）利用空间分析技术提取风电场适宜范围包括以下步骤：

1）子准则图层叠加：运用地理信息系统叠加分析功能，利用ArcGIS的Spatial Analyst工具，顾及各准则权重的不同，对子准则图层进行栅格综合运算，实现风电场适宜度综合图像输出，公式为

式中，m是子准则个数，x_i’是叠加后栅格图层第i个栅格像元值，x_ki是第k个子准则图层第i个栅格像元值，w_k是第k个子准则图层的权重；

2）重分类：划分适宜性等级，利用地理信息系统重分类工具，分级赋值并生成风电场适宜范围分布图；

3）风电场适宜范围提取：借助地理信息系统平台进行要素提取，并矢量化风电场适宜边界，生成符合风电场建设要求的场址。