[发明专利]风向扇区划分方法及装置

说明书

本发明提供了一种风向扇区划分方法及装置，涉及风向扇区划分的技术领域，包括：获取指定时间段内的风向测量数据，风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；根据风向测量数据计算指定时间段内风向的时间维变差；统计风向时间维变差的概率密度分布，基于概率密度分布，选择风向离散化间隔，得到不同风向状态；按照不同风向状态的随机游走过程输出风向的随机变化特性，建立风向的随机游走无向图；对随机游走无向图进行聚类分析，根据分析结果对风向扇区进行划分。本发明提供的风向扇区划分方法及装置，充分考虑了风向流动的时间连续性以及风向的空间分布，根据风向的时空连续随机变化进行有效的扇区自动划分。

技术领域

本发明涉及风向扇区划分的技术领域，尤其是涉及一种风向扇区划分方法及装置。

背景技术

根据全球风电装机情况，风电场址选取包含平坦地形和复杂地形。具体地，主要有内陆平原、内陆高原、近海滩涂、内陆山地、沿海山地等多种地形。目前，随着陆上风电的快速发展，陆上平坦地区的风能资源利用逐渐饱和，地势平坦、风况稳定且风能资源丰富的大型风电场场址已较为稀缺，内陆山地、沿海山地等靠近负荷中心的场址日益增多。此类地区地理条件复杂且不确定性气流增多，大大增加了风况特征的随机性和复杂性。

在不同风向下，受不同地形、风机排布等影响，平均风速、湍流风速等主要风况特征可能发生明显变化，从而引发同一台风机、同一个风电场在不同风向下的发电特性差异性显著，该现象已获得学界和工业界的广泛关注。考虑风电运行性能评价、风功率预测、风机故障诊断和预警等大量潜在应用，获取高精度的风功率曲线意义重大。现有研究已指出有必要研究不同风向下的风电出力特性以提高风功率恢复精度。然而，这些研究对风向扇区的划分尚存在一定不足。并且，现有技术中的扇区划分方法，往往忽略了空气流场运动的时间连续性，仅考虑了风向的空间分布进行划分，导致风向扇区划分方法不合理。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风向扇区划分方法及装置，以缓解一种风向扇区划分方法及装置现有技术中风向扇区划分方法不合理的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种风向扇区划分方法，包括：获取指定时间段内的风向测量数据，风向测量数据为指定时间段内，按照预设的采样周期采集的风向数据；根据风向测量数据计算指定时间段内风向的时间维变差；统计时间维变差的概率密度分布，基于概率密度分布选择风向的离散化间隔，将风向划分成多个风向状态；对多个风向状态进行聚类分析，根据分析结果对风向扇区进行划分。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述风向测量数据为以季节为时间段进行数据采样得到的风向测量数据，上述方法还包括：按照预先设定的滑动时间窗间隔，对指定时间段进行划分；以滑动时间窗间隔为基准，定期对风向测量数据进行更新。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述统计时间维变差的概率密度分布的步骤包括：以时间维变差为横坐标，统计每个时间维变差的累计概率，建立时间维变差的概率密度分布，其中，横坐标为沿零点对称的时间维变差坐标。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述基于概率密度分布选择风向的离散化间隔，将风向划分成多个风向状态的步骤包括：选择累计概率小于第一预设概率阈值，且大于第二预设概率阈值对应的时间维变差区间，将时间维变差区间对应的设置为风向的离散化间隔；其中，第一预设概率阈值大于第二预设概率阈值；按照风向的离散化间隔将0度到360度范围内的风向划分为多个离散化风向状态；其中，离散化风向状态所代表的风向角度范围的交集为空集，并集为0度到360度的风向角范围。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述对多个风向状态进行聚类分析的步骤包括：按照不同风向状态的随机游走过程输出风向的随机变化特性，建立风向的随机游走无向图；对随机游走无向图进行聚类分析。