本發(fā)明屬于氣象資源診斷分析
技術領域：
，具體涉及一種面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化裝置及方法。
背景技術：
：在風力發(fā)電及配電技術中，測風塔的選址對于風電場風資源評估、風電場出力預測精度都具有重要意義，精準的測風塔數(shù)據(jù)是風電場全生命周期管理中不可或缺的元素，選址合適的測風塔能準確評估一個區(qū)域內(nèi)的風資源狀況，還能為預測系統(tǒng)提供風電場所處微氣象區(qū)域的實時氣象要素數(shù)據(jù)，風資源具有很強的局地性和隨機性，對區(qū)域內(nèi)測風塔選址優(yōu)化不僅有利于風資源的開發(fā)利用，而且能夠提升風力發(fā)電功率預測精度。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術問題：本發(fā)明的目的是為了滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的需求，提供一種在最大程度保留原有測風塔觀測信息的同時，剔除信號貢獻較小的測風塔，節(jié)省經(jīng)費開支，優(yōu)化測風塔布局，且可獲知各個測風塔對區(qū)域觀測信息量的貢獻率的一種面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化裝置及方法。本發(fā)明的技術方案：本發(fā)明所述的一種面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化方法，包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)預處理模塊、EOF分解模塊和剔除模塊；所述數(shù)據(jù)預處理模塊包括觀測矩陣X、均值矩陣M和矩平矩陣；所述EOF分解模塊包括協(xié)方差矩陣C、特征值及特征向量輸出模塊和主成份計算模塊。進一步的，數(shù)據(jù)庫為研究地區(qū)所有測風塔m的測風數(shù)據(jù)以及質(zhì)量控制后處理成時間長度一致、時間尺度為n月的數(shù)據(jù)，所述測風塔m<時間點n。進一步的，矩平矩陣的矩陣為所述觀測矩陣X減所述均值矩陣M，即：其中其中i＝1，2，3，...，m。進一步的，協(xié)方差矩陣C：其中XT為所述X的轉(zhuǎn)置。進一步的，特征值及特征向量輸出模塊輸出特征值(λ1，λ2，...，λm)和特征向量V；所述特征值和特征向量與協(xié)方差矩陣C滿足CV＝VΛ，其中進一步的，主成份計算模塊用于計算特征向量方差貢獻率和累計方差貢獻率。本發(fā)明還公開了上述一種面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化裝置的使用方法，包括如下步驟：a.所述數(shù)據(jù)庫收入研究地區(qū)所有測風塔m的測風數(shù)據(jù)以及質(zhì)量控制后處理成時間長度一致、時間尺度為n月的數(shù)據(jù)，將所述測風塔m和時間點n送入數(shù)據(jù)預處理模塊；b.所述數(shù)據(jù)預處理模塊接收測風塔m和時間點n，送入觀測矩陣X、均值矩陣M，將矩陣X減去均值矩陣M處理成矩平矩陣c.所述EOF分解模塊讀入矩平矩陣送入?yún)f(xié)方差矩陣C，由所述特征值及特征向量輸出模塊計算出C的特征值(λ1，λ2，...，λm)和特征向量V；d.所述主成份計算模塊根據(jù)特征值分別計算特征向量方差貢獻率和累計方差貢獻率，一般取累計方差貢獻率達85～95％的特征值λ1，λ2，...，λp所對應的第一、第二、…、第p(p≤m)個特征向量為主模態(tài)，將所得結(jié)果送入剔除模塊；e.所述剔除模塊讀取所述主成份計算模塊的計算結(jié)果，根據(jù)特征值和特征向量矩陣剔除第k個測風塔；當?shù)趇個特征值λi≈0時，說明其對應的主成份對信息總體的貢獻很小，若λi所對應的特征向量vi中第k個分量的絕對值最大，則將第k個測風塔剔除掉；對剩下的m-1個測風塔的觀測數(shù)據(jù)再按上述方法進行計算，由所述剔除模塊判斷否必要再剔除另一個測風塔，據(jù)此進行有限次計算，直到?jīng)]有特征值近似為0時為止，輸出測風塔數(shù)目的最優(yōu)解。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化裝置，通過對區(qū)域內(nèi)若干座測風塔的測風數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗正交函數(shù)分解，計算特征值、特征向量，確定方差貢獻率，采用逐步剔除的方法剔除信號貢獻率最小的測風塔，在最大程度保留原有測風塔觀測信息的同時，剔除信號貢獻較小的測風塔，節(jié)省經(jīng)費開支，優(yōu)化測風塔布局。附圖說明圖1為本發(fā)明的優(yōu)化流程圖。具體實施方式如圖1所示的一種面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化裝置，包括數(shù)據(jù)庫S1、數(shù)據(jù)預處理模塊S2、EOF分解模塊S3和剔除模塊S4；數(shù)據(jù)預處理模塊S1包括觀測矩陣S21、均值矩陣S22和矩平矩陣S23；EOF分解模塊S3包括協(xié)方差矩陣S31、特征值及特征向量輸出模塊S32和主成份計算模塊S33；主成份計算模塊S33用于計算特征向量方差貢獻率和累計方差貢獻率；數(shù)據(jù)庫S1為研究地區(qū)所有測風塔m的測風數(shù)據(jù)以及質(zhì)量控制后處理成時間長度一致、時間尺度為n月的數(shù)據(jù)，測風塔m<時間點n。矩平矩陣的矩陣為觀測矩陣X減均值矩陣M，即：其中其中i＝1，2，3，...，m。其中，協(xié)方差矩陣C：其中XT為X的轉(zhuǎn)置；特征值及特征向量輸出模塊輸出特征值(λ1，λ2，...，λm)和特征向量V；特征值和特征向量與協(xié)方差矩陣C滿足CV＝VΛ，其中本發(fā)明還公開了上述一種面向區(qū)域的風資源評估測風塔選址優(yōu)化裝置的工作方法，包括如下步驟：a.數(shù)據(jù)庫收入研究地區(qū)所有測風塔m的測風數(shù)據(jù)以及質(zhì)量控制后處理成時間長度一致、時間尺度為n月的數(shù)據(jù)，將測風塔m和時間點n送入數(shù)據(jù)預處理模塊；b.數(shù)據(jù)預處理模塊接收測風塔m和時間點n，送入觀測矩陣S21和均值矩陣S22，生成矩平矩陣S23；c.EOF分解模塊S3讀入矩平矩陣S23，送入?yún)f(xié)方差矩陣S31，由特征值及特征向量輸出模塊S32計算出協(xié)方差矩陣C的特征值(λ1，λ2，...，λm)和特征向量V；d.主成份計算模塊S33根據(jù)特征值分別計算特征向量方差貢獻率和累計方差貢獻率，一般取累計方差貢獻率達85～95％的特征值λ1，λ2，...，λp所對應的第一、第二、…、第p(p≤m)個特征向量為主模態(tài)，將所得結(jié)果送入剔除模塊S4；e.剔除模塊S4讀取主成份計算模塊的計算結(jié)果，根據(jù)特征值和特征向量矩陣剔除第k個測風塔；當?shù)趇個特征值λi≈0時，說明其對應的主成份對信息總體的貢獻很小，若λi所對應的特征向量vi中第k個分量的絕對值最大，則將第k個測風塔剔除掉；對剩下的m-1個測風塔的觀測數(shù)據(jù)再按上述方法進行計算，由剔除模塊判斷否必要再剔除另一個測風塔，據(jù)此進行有限次計算，直到?jīng)]有特征值近似為0時為止，輸出測風塔數(shù)目的最優(yōu)解。實施例一本案例搜集了西北某地區(qū)10座測風塔的觀測數(shù)據(jù)，將起止時間處理一致、長度為30個特征向量1特征向量2特征向量3特征向量4特征向量5特征向量6特征向量7特征向量8特征向量9特征向量10測風塔1-0.15150.1815-0.44310.0850.2313-0.10930.0742-0.32180.00570.283測風塔2-0.4176-0.4560.2284-0.0687-0.3389-0.08860.343-0.35430.2546-0.5789測風塔30.30655-0.5203-0.09740.0240.3544-0.48010.34970.07330.1175-0.2968測風塔4-0.0328-0.1738-0.0261-0.26860.2262-0.4497-0.58950.0727-0.11820.5249測風塔5-0.5598-0.1000-0.2875-0.2090.0959-0.0449-0.263-0.3056-0.1536-0.0047測風塔6-0.062-0.62250.02460.42910.00960.45-0.21620.3024-0.2870.0437測風塔7-0.48190.17990.51770.0900.3806-0.04930.2050.2737-0.03900.3007測風塔8-0.0219-0.0751-0.4462-0.43240.43210.50170.24430.02690.17060.2827測風塔9-0.1485-0.0156-0.09270.1548-0.04820.0012-0.31450.32860.8486-0.1256測風塔10-0.31170.0685-0.4052-0.0724-0.3456-0.28870.30060.626-0.22480.0652特征值35.475822.94419.71074.6022.76812.17551.94591.65190.87630.3276月。經(jīng)EOF分解模塊S4處理后，各特征向量及對應特征值如下表：特征向量10對應的特征值最小，說明與其對應的主成份對總體的貢獻很小；特征向量10的分量中第2個分量對應的權重最大，說明在貢獻很小的主成份中起主要作用的是第2個測風塔，因此可把第2個測風塔剔除掉。以上，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3