CN102156796A - 用于使用多个风力资源网格来确定风况的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于使用多个风力资源网格来确定风况的装置和方法。提供了一种确定一定地理区域内的风况的装置。该装置包括：构造成以便存储包括多个输入点的多个输入风力资源网格的存储器区，该多个输入点中的各个输入点与风况、第一地理位置和具有第二地理位置的气象仪器关联，至少一个输入点的第一地理位置在该地理区域内；以及处理器，其联接至存储器区且编程为以便：定义具有与地理区域内的第三地理位置相关联的多个输出点的输出风力资源网格；以及针对输出风力资源网格的多个输出点中的各个输出点，至少部分地基于与至少一个对应输入点相关联的风况以及在输出点的第三地理位置和与该至少一个对应输入点相关联的气象仪器的第二地理位置之间的距离来确定风况。

Description

用于使用多个风力资源网格来确定风况的装置和方法
技术领域
本文公开的主题大体涉及风场规划，并且更具体而言，涉及基于多个风力资源网格来产生单个风力资源网格。
背景技术
风场或“现场”包括利用风能来发生或产生电功率的一个或多个风力涡轮机。在将风力涡轮机安装到风场中之前，可使用一个或多个气象仪器来监测气象状况，例如风速。根据气象状况来安装风力涡轮机，以优化风场操作。
至少一些已知的系统基于来自气象仪器的信号来产生风力资源网格。例如，风力资源网格可表明一定地理区域内的风况。在一些情况下，例如相对大的或在地理上复杂的现场，可产生多个风力资源网格。理论上，可使用多个数据集来获取更加准确的结果。但是，基于多个风力资源网格来解析跨越现场的风况可为困难的。另外，组合风力资源网格的简单方法(例如严格平均)可产生不准确的结果，包括风力资源网格边界附近的值的急剧变化。
发明内容
在一方面，提供了一种用于确定一定地理区域内的风况的装置。该装置包括构造成以便存储多个输入风力资源网格的存储器区。输入风力资源网格包括多个输入点。各个输入点与风况、第一地理位置和具有第二地理位置的气象仪器相关联。多个输入点中的至少一个输入点与该地理区域内的第一地理位置相关联。该装置还包括联接到存储器区上的处理器。处理器编程为以便定义具有与该地理区域内的第三地理位置相关联的多个输出点的输出风力资源网格。处理器还编程为以便针对输出风力资源网格的多个输出点中的各个输出点来确定风况。至少部分地基于与至少一个对应的输入点相关联的风况以及在输出点的第三地理位置和与至少一个对应的输入点相关联的气象仪器的第二地理位置之间的距离来确定风况。
在另一方面，提供了一种用于确定一定地理区域内的风况的方法。该方法包括获取多个输入风力资源网格。输入风力资源网格包括与第一地理位置和风况相关联的多个输入点。输入点中的至少一个的第一地理位置在该地理区域内。定义具有多个输出点的输出风力资源网格。输出点与该地理区域内的第二地理位置相关联。针对输出风力资源网格的多个输出点中的各个输出点，处理器至少部分地基于与获取的多个输入点中的至少一些相关联的多个风况来计算风况。
附图说明
图1是示例性风力涡轮机的透视图。
图2是显示了用于确定一定地理区域内的风况的示例性计算装置的简图。
图3显示了包括对应于多个输入风力资源网格的一定地理区域的示例性输出风力资源网格。
图4显示了具有多个输出点的、图3所示的输出风力资源网格。
图5显示了图4所示的输出风力资源网格中的输出点和两个气象仪器。
图6是气象仪器的相对距离和影响之间的关系的示例性曲线图。
图7显示了图4所示的输出风力资源网格中的输出点和三个气象仪器。
图8显示了对应于不同量的输入风力资源网格的、图4所示的输出风力资源网格的部分。
图9显示了包括两个气象仪器的示例性输出风力资源网格。
图10显示了用于计算从输出点到两个气象仪器的相对距离的投影距离。
图11显示了对应于三个气象仪器的输出风力资源网格中的投影距离。
图12是用于确定一定地理区域内的风况的示例性方法的流程图。
图13是用于计算风力资源网格的输出点的风况的示例性方法的流程图。
图14是用于确定输出点与对应于输入点的气象仪器的接近度的示例性方法的流程图。
图15是用于确定输出点与对应于输入点的气象仪器的接近度的另一个示例性方法的流程图
图16显示了限定了不同的空间分辨率的输入风力资源网格的输入点和输出风力资源网格的输出点。
图17显示了包括四个气象仪器的输出风力资源网格，其中的各个均与影响区域相关联。
图18显示了对应于图17所示的输出风力资源网格的输入风力资源网格和影响区域。
图19显示了图17所示的输出风力资源网格中的影响区域的交迭部分。
图20显示了图17所示的输出风力资源网格，其中基于图18所示的输入风力资源网格的风况来计算风况。
图21显示了在没有气象仪器和影响区域的指示符的情况下的、图20所示的输出风力资源网格。
部件列表：
100风力涡轮机
102机舱
104塔架
106转子
108转子叶片
110旋转轮毂
200计算装置
205处理器
210存储器区
215呈现装置
220用户
225输入装置
230通讯接口
300输出风力资源网格
302地理区域
304输入风力资源网格
306输入风力资源网格
308输入风力资源网格
310输入风力资源网格
312输出点
320输出点
322第一气象仪器
324第二气象仪器
326第一距离
328第二距离
330第三气象仪器
332第三距离
340第一部分
342第二部分
344第三部分
346第四部分
350输出点
352输出点
354输出点
356输出点
400曲线图
405第一条线
410第二条线
500输出风力资源网格
502第一气象仪器
504第二气象仪器
506第一条线
508第二条线
510第三条线
512第一影响区域
514第二影响区域
520第一部分
522第二部分
524第三部分
530输出点
532第四条线
534交点
536第一距离
538第二距离
600输出风力资源网格
602第一气象仪器
604第二气象仪器
606第三气象仪器
608输出点
610第一条线
612第二条线
614第三条线
620第四条线
622第一交点
624第五条线
626第二交点
628第六条线
630第三交点
640第一距离
642第二距离
644第三距离
646第四距离
648第五距离
650第六距离
700方法
710获取输入风力资源网格
720定义输出风力资源网格
722将输入网格(一个或多个)变换到输出网格的分辨率
724定义第一影响区域
726定义第二影响区域
730计算输出点的风况
740显示输出网格
800确认具有与输出点的地理位置相等的地理位置的输入点
805确定输出点与对应的气象仪器的接近度
810基于与对应的气象仪器的接近度来对风况分配权重
820组合输入点的风况
850确定输出点和对应于确认的输入点的气象仪器之间的距离
855确定输出点和对应于另一个输入点的另一个气象仪器之间的距离
860基于距离来计算接近度
870定义从第一气象仪器到第二气象仪器的第一条线
875定义从输出点起且垂直于第一条线的第二条线
880确定从交点到第一气象仪器的第一距离
885确定从交点到第二气象仪器的第二距离
890基于距离来计算接近度
905输出点
910输入点
912第一距离
913第二距离
915输出点
920输入点
925距离
1000输出风力资源网格
1005第一气象仪器
1010第二气象仪器
1015第三气象仪器
1020第四气象仪器
1025第一影响区域
1030第二影响区域
1035第三影响区域
1040第四影响区域
1050单仪器区域
1055两仪器区域
1060三仪器区域
1070输入风力资源网格
1075输入风力资源网格
1080输入风力资源网格
1085输入风力资源网格
1090多个轮廓线
1095多个轮廓线
具体实施方式
本文描述的实施例有利于将多个风力资源网格合并成单个风力资源网格，以便于在风场规划中使用。实施例进一步有利于使用基于距离的加权方案来合并风力资源网格，在基于距离的加权方案中，分配给与输入点相关联的风况的权重基于输入点对产生风况的气象仪器的接近度而变化。
在本文中使用用语“风况”来包括但不限于风速、风的发生频率、功率密度、功率产量和/或表明在特定位置处的电功率产生的实际的、估计的、平均的和/或潜在的容量的任何量度。功率密度可表明与风力涡轮机转子的圆盘面积有关的功率产量。例如，转子的圆盘面积可等于pi(π)乘以转子的中心点和转子叶片的尖部之间的距离的平方。在一些实施例中，多个从一定地理位置延伸且共同形成圆圈的角扇区与一定地理位置相关联。例如，可定义十二个角扇区，各自三十度宽。为各个角扇区提供至少一个风况。
基于来自气象仪器的至少一个信号来产生风况。该气象仪器可包括但不限于一个或多个传感器，例如一个或多个风速计。气象仪器可定位在气象杆上、定位在气象塔上，和/或包括在风力涡轮机中。在一些实施例中，基于一个或多个传感器信号来计算风况。例如，可基于几个月的时期里的传感器信号来计算平均风速。
在一些实施例中，基于与位置相关联的、来自气象仪器的传感器信号来产生原始风数据。然后处理原始风数据(例如汇总)，以产生风力资源网格。在一些情况下，由于存储约束或其它考虑，在风力资源网格产生之后丢弃原始风数据。
风力资源网格描述了一定地理区域内的多个位置处(例如由网格点表示的)的风况。气象仪器的位置和该地理区域内的位置可包括例如纬度、经度和/或海拔。可以以绝对的方式表达纬度、经度和/或海拔，或者可相对于基准点(例如地理区域的边界、另一个位置、海平面和/或地平面)来表达它们。
本文描述的方法、系统和设备的示例性技术效果包括下者中的至少一个：(a)获取多个输入风力资源网格，包括与地理位置和风况相关联的多个输入点；(b)定义具有与该地理区域内的地理位置相关联的多个输出点的输出风力资源网格；以及(c)针对输出风力资源网格的各个输出点，至少部分地基于与多个输入点相关联的多个风况来计算风况。
图1是示例性风力涡轮机100的透视图。风力涡轮机100包括机舱102，机舱102容纳发电机(在图1中未显示)。机舱102安装在塔架104(在图1中显示了塔架104的仅一部分)上。塔架104可具有有利于本文所述的风力涡轮机100的操作的任何适当的高度。在一个示例性实施例中，风力涡轮机100还包括转子106，转子106包括联接到旋转轮毂110上的三个转子叶片108。备选地，风力涡轮机100可包括使得本文所述的风力涡轮机100能够操作的任何数量的转子叶片108。
图2是用于确定一定地理区域内的风况的示例性计算装置200的简图。计算装置200包括用于执行指令的处理器205。在一些实施例中，可执行的指令存储在存储器区210中，存储器区210联接到处理器205上。处理器205可包括一个或多个处理单元(例如成多核构造)。存储器区210是处理器205可通过其来存储和重新获得诸如可执行的指令和/或其它数据的信息的任何装置。
计算装置200还包括至少一个呈现装置215，以用于对用户220提供信息。呈现装置215联接到处理器205上，并且是能够对用户220传递信息的任何构件。呈现装置215可包括但不限于显示装置(例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器，或者“电子墨水”显示器)、打印机和/或音频输出装置(例如喇叭或耳机)。在一些实施例中，呈现装置215包括输出转接器，例如视频转接器和/或音频转接器。输出转接器操作地性联接到处理器205上，并且构造成以便操作性地联接到输出装置上，例如显示装置、打印机和/或音频输出装置。
在一些实施例中，计算装置200包括输入装置225，以用于接收来自用户220的输入。输入装置225联接到处理器205上，并且可包括例如键盘、点击装置、鼠标、铁笔、触敏板(例如触摸垫或触摸屏)、回转仪、加速计、位置探测器和/或音频输入装置。诸如触摸屏的单个构件可用作呈现装置215的输出装置和输入装置225两者。计算装置200还可包括联接到处理器205上的通讯接口230，通讯接口230构造成以便通讯联接到远程装置上，例如另一个计算装置(例如服务器)。
存储在存储器区210中的是例如计算机可读指令，以用于通过呈现装置215对用户220提供用户接口，以及可选地，接收和处理来自输入装置225的输入。除了其它可能性之外，用户接口可包括网页浏览器和/或客户应用程序。网页浏览器和客户应用程序使得用户(例如用户220)能够显示来自计算装置200和/或远程装置的媒体和其它信息，以及与它们交互。另外，或者在备选方案中，用户接口可包括风力资源分析应用程序和/或风场规划应用程序。
在一个示例性实施例中，提供了一种用于确定一定地理区域内的风况的计算装置200。存储器区210构造成以便存储多个输入风力资源网格。各个输入风力资源网格包括多个输入点。各个输入点均与风况、地理位置和具有地理位置的气象仪器相关联。例如，风力资源网格可包括在笛卡尔坐标系中有规律地隔开的输入点。输入点的至少一部分与该地理区域内的地理位置相关联。
处理器205编程为以便定义具有与地理区域内的地理位置相关联的多个输出点的输出风力资源网格。在一些实施例中，处理器205编程为以便接收来自输入装置225的地理区域的选择和/或输入风力资源网格的选择。例如，呈现装置215可显示地图，并且用户220可使用输入装置225来选择地图的一部分作为地理区域。在一个实施例中，处理器205编程为以便基于选定的地理区域来确认一个或多个输入风力资源网格。例如，处理器205可确认具有与该地理区域内的一定地理位置相关联的至少一个输入点的输入风力资源网格。
在一些实施例中，处理器205编程为以便根据下面更详细地描述的多种计算方法(例如最接近的气象仪器或线性反距离加权)中的一种来计算输出风力资源网格的风况。输入装置225构造成以便接收来自用户220的、对计算方法的选择，并且处理器205编程为以便使用选择的计算方法来计算风况。
图3显示了包括对应于多个输入风力资源网格的地理区域302的示例性输出风力资源网格300。如图3所示，地理区域302对应于第一输入风力资源网格304、第二输入风力资源网格306、第三输入风力资源网格308和第四输入风力资源网格310。图4显示了具有多个输出点312的输出风力资源网格300。
针对输出风力资源网格300的各个输出点312，处理器205编程为以便至少部分地基于与输入点相关联的风况以及输出点和与输入点相关联的气象仪器之间的距离来确定风况。例如，处理器205可确认最接近输出点312的一个或多个气象仪器，以及基于与确认的气象仪器相关联的输入点的风况来确定输出点312的风况。
处理器205可基于多个输入值来计算输出点312的风况。在一个实施例中，处理器205编程为以便确认与这样的地理位置相关联的多个输入点：该地理位置基本等于与输出点312相关联的地理位置。在图4中，各个输入点具有等于输出点312的地理位置。输入点因此被输出点312遮蔽。
针对各个确认的输入点，处理器205编程为以便基于输出点对与输入点相关联的气象仪器的接近度来对与输入点相关联的风况分配权重。处理器205进一步编程为以便基于分配的权重来组合确认的输入点的风况。在一些实施例中，处理器205编程为以便进一步基于与对应的气象仪器相关联的置信值来对风况分配权重。例如，用户220可通过输入装置225来对相信可产生可靠数据的气象仪器定义相对高的置信值。置信值可存储在存储器区210中。
图5显示了输出点320、第一气象仪器322和第二气象仪器324。例如，第一气象仪器322和第二气象仪器324可分别对应于第一输入风力资源网格304和第二输入风力资源网格306。可以以各种各样的方式来确定输出点320到第一气象仪器322或第二气象仪器324的接近度。在一个实施例中，确认的多个输入点包括分别对应于第一气象仪器322和第二气象仪器324的第一输入点和第二输入点(在图5中被输出点320遮蔽)。如图5所示，第一输入点与包括10米每秒(m/s)的风速的风况相关联，而第二输入点与包括8m/s的风速的风况相关联。
为了确定输出点320对第一气象仪器322的接近度，处理器205编程为以便确定输出点320和第一气象仪器322之间的第一距离326，确定输出点320和第二气象仪器324之间的第二距离328，以及基于第一距离326和第二距离328计算接近度。例如，处理器205可编程为以便对第一距离326和第二距离328应用线性或非线性的反距离加权函数。这种实施例有利于计算各个输入点的相对距离，以及基于该相对距离来对与各个输入点相关联的风况进行加权。
以下提供了示例性反距离加权函数，其包括表1中定义的用语。
表1
  用语   定义
  v1   第一输入点的风况的值
  d1   第一输入点和相关联的气象仪器之间的距离
  v2   第二输入点的风况的值
  d2   第二输入点和相关联的气象仪器之间的距离
  v3   第三输入点的风况的值
  d3   第三输入点和相关联的气象仪器之间的距离
  v   输出点的风况的值
下面的等式1是示例性线性反距离加权函数。
v = d 2 d 1 + d 2 v 1 + d 1 d 1 + d 2 v 2 (等式1)
下面的等式2是示例性非线性反距离加权函数。
v = 1 d 1 2 1 d 1 2 + 1 d 2 2 v 1 + 1 d 2 2 1 d 1 2 + 1 d 2 2 v 2 (等式2)
等式1和2是用于对输出点的两种风况分配权重的示例性函数。在图5中显示的实例中，如果第一距离326和第二距离328相等，则第一输入点和第二输入点的风况的平均值(即9m/s)就可指定为输出点320的风况。如果第一距离326小于第二距离328，则与第一输入点相关联的风况(即10m/s)接受更高的权重，而针对输出点320计算出的风况将介于平均值和对应于第一距离326的风况之间(即介于9m/s和10m/s之间)。当第一距离326接近零时，针对输出点320计算出的风况接近对应于第一距离326的风况(即10m/s)。换句话说，当第一距离326接近零时，第一气象仪器322的权重或“影响”接近100％，而第二气象仪器324的影响接近0％。
图6是气象仪器的相对距离和影响之间的关系的示例性曲线图400。曲线图400包括第一条线405，其显示了根据例如等式1中阐述的线性反距离加权函数的影响。曲线图400还包括第二条线410，其显示了根据例如等式2中阐述的非线性反距离加权函数的影响。
如果提供了不止两个输入风力资源网格，则处理器205可编程为以便对输出点320的三种或更多种风况分配权重。图7显示了输出点320、第一气象仪器322、第二气象仪器324和第三气象仪器330，第三气象仪器330与第三输入点(在图7中被输出点320遮蔽)相关联。在一个实施例中，处理器205编程为以便通过下者来确定输出点320对第一气象仪器322的接近度：确定第一距离326，确定第二距离328，确定输出点320和第三气象仪器330之间的第三距离332，以及基于第一距离326、第二距离328和第三距离332计算接近度。如本文所述，处理器205可编程为以便对第一距离326、第二距离328和第三距离332应用线性或非线性的反距离加权函数。
等式3是用于对与多个输入点相关联的风况加权的示例性反距离加权函数。
v = Σ k = 1 N { 1 d k n v k / Σ j = 1 N 1 d j n } (等式3)
在等式3中，N等于输入风力资源网格的量，使得k和j中的各个在输入风力资源网格上迭代。对于n＝1，等式3定义线性反距离加权函数。对于n＞1，等式3定义非线性反距离加权函数。
以上提供的实例描述了对两个或三个输入点的风况分配权重。但是，所描述的方法和函数可应用于任何数量的输入点。
图8显示了对应于不同量的输入风力资源网格的输出风力资源网格300的部分。在一个示例性实施例中，用于给定输出点312的输入点的量等于对应于和/或包括输出点312的输入风力资源网格的量。输出风力资源网格300包括不包含在任何输入风力资源网格中的第一部分340、包含在一个输入风力资源网格(即第二输入风力资源网格306)中的第二部分342、包含在两个输入风力资源网格(即第一输入风力资源网格304和第三输入风力资源网格308)中的第三部分344、包含在三个输入风力资源网格(即第一输入风力资源网格304、第二输入风力资源网格306、第三输入风力资源网格308和第四输入风力资源网格310)中的第四部分346。
在一个示例性实施例中，第一部分340内的输出点350不与任何风况相关联。第二部分342内的输出点352的风况等于来自第二输入风力资源网格306的对应的输入点的风况。基于来自第一输入风力资源网格304和第三输入风力资源网格308的输入点来计算第三部分344内的输出点354的风况。基于来自第一输入风力资源网格304、第二输入风力资源网格306、第三输入风力资源网格308和第四输入风力资源网格310的输入点来计算第四部分346内的输出点356的风况。在一个备选实施例中，使用最多三个输入风力资源网格来计算输出点312的风况。例如，可使用对应于最接近输出点312的三个气象仪器的输入风力资源网格。
在一些实施例中，计算装置200构造成以便限制与气象仪器相关联的输入点和/或输入风力资源网格对影响区域的影响。例如，针对各个输出点，处理器205可编程为以便确认与包含输出点的影响区域相关联的一个或多个气象仪器，以及基于对应于确认的气象仪器的输入值来计算输出点的风况。影响区域可由用户220手动地定义，或者由处理器205自动地定义。
在一些实施例中，输入装置225构造成以便接收输入风力资源网格的影响区域的选择。该影响区域包括输入风力资源网格和/或输出风力资源网格的地理区域的一部分。例如，该影响区域可包括一个或多个多边形。处理器205编程为以便仅针对影响区域内的输入点，基于对应于输入风力资源网格的风况来计算风况。
图9显示了一个示例性输出风力资源网格500，其包括第一气象仪器502和第二气象仪器504。第一条线506绘制在第一气象仪器502和第二气象仪器504之间。第二条线508延伸穿过第一气象仪器502，并且垂直于第一条线506。第三条线510延伸穿过第二气象仪器504，并且垂直于第一条线506。第二条线508至少部分地限定对应于第一气象仪器502的第一影响区域512。第三条线510至少部分地限定对应于第二气象仪器504的第二影响区域514。对于限定的影响区域512、514而言，输出风力资源网格500包括：第一部分520，在其中，仅基于与第一气象仪器502相关联的输入点来计算风况；第二部分522，在其中，仅基于与第二气象仪器504相关联的输入点来计算风况；以及第三部分524，在其中，基于与第一气象仪器502相关联的输入点和与第二气象仪器504相关联的输入点来计算风况。输出风力资源网格500可由用户220分成第一部分520、第二部分522和第三部分524，如以上所述。另外或备选地，处理器205可编程为以便将输出风力资源网格500分成第一部分520、第二部分522和第三部分524。
一些实施例有利于防止沿着影响区域之间的边界的计算出的风况的急剧变化。图10显示了用于计算从输出点530到输出风力资源网格500(在图9中显示)中的第一气象仪器502和第二气象仪器504的相对距离的投影距离。如图10所示，输出点530自第一条线506偏移开。绘制从输出点530延伸且垂直于第一条线506的第四条线532来产生交点534。确定了在交点534和第一气象仪器502之间的第一距离536、在交点534和第二气象仪器504之间的第二距离538。基于第一距离536和第二距离538来计算输出点530对第一气象仪器502的接近度。类似地，也可基于第一距离536和第二距离538来计算输出点530对第二气象仪器504的接近度。例如，诸如等式1和2中阐述的反逆(inverse)加权函数可应用于第一距离536和第二距离538。当输出点530接近第三条线510时，这种实施例有利于将第二气象仪器504的影响降低到0％，而不管输出点530从第一条线506偏移开多远。
图11显示了对应于输出风力资源网格600中的第一气象仪器602、第二气象仪器604和第三气象仪器606的输出风力资源网格600中的投影距离。投影距离用来计算从输出点608到第一气象仪器602、第二气象仪器604和第三气象仪器606的相对距离。在第一气象仪器602和第二气象仪器604之间绘制第一条线610。在第一气象仪器602和第三气象仪器606之间绘制第二条线612。在第二气象仪器604和第三气象仪器606之间绘制第三条线614。
绘制从输出点608延伸且垂直于第一条线610的第四条线620来产生第一交点622。绘制从输出点608延伸且垂直于第二条线612的第五条线624来产生第二交点626。绘制从输出点608延伸且垂直于第三条线614的第六条线628来产生第三交点630。如图11所示，各个气象仪器通过与从输出点608延伸的另一条线垂直地相交的线连接到各个其它气象仪器上。
确定了在第一交点622和第一气象仪器602之间的第一距离640(显示为d1B)，以及在第一交点622和第二气象仪器604之间的第二距离642(d2B)。在第二交点626和第一气象仪器602之间确定了第三距离644(d1C)。在第二交点626和第三气象仪器606之间确定了第四距离646(d3C)。类似地，在第三交点630和第二气象仪器604之间确定了第五距离648(d2A)，并且在第三交点630第三气象仪器606之间确定了第六距离650(d3A)。
基于第一距离640、第二距离642、第三距离644、第四距离646、第五距离648和第六距离650来计算输出点608对第一气象仪器602、第二气象仪器604和/或第三气象仪器606的接近度。例如，诸如等式3中阐述的反逆加权函数可应用于距离。在一个实施例中，应用了下面的等式4。
v = 1 3 [ ( d 2 d 1 + d 2 ) A + ( d 3 d 1 + d 3 ) C ] v 1 + [ ( d 1 d 1 + d 2 ) B + ( d 3 d 2 + d 3 ) A ] v 2 + [ ( d 1 d 1 + d 3 ) C + ( d 2 d 2 + d 3 ) B ] v 3 (等式4)
在一个实施例中，用户输入装置225还构造成以便接收对应于影响区域的用户定义的权重。处理器205编程为以便进一步基于用户定义的权重来计算影响区域内的输出点的风况。例如，用户220可为对应于相信比一个或多个其它气象仪器更可靠的气象仪器的影响区域定义相对高的权重。
图12是用于确定一定地理区域内的风况的示例性方法700的流程图。方法700包括获取710包括与地理位置和风况相关联的多个输入点的多个输入风力资源网格。输入点中的至少一些与地理区域内的一定地理位置相关联。定义720具有多个输出点的输出风力资源网格。输出点与地理区域内的一定地理位置相关联。针对输出风力资源网格的各个输出点，处理器至少部分地基于与多个输入点相关联的多个风况来计算730风况。例如，可计算730风速、至少一个风向的发生频率、功率密度和/或功率产量。可使用呈现装置来显示740输出风力资源网格。
在一个实施例中，如图13所示，计算730输出点的风况包括确认800具有这样的地理位置的多个输入点：该地理位置基本等于输出点的地理位置。基于输出点与对应于确认的输入点的气象仪器的接近度来对与各个确认的输入点相关联的风况分配810权重。基于分配的权重来组合820确认的输入点的风况。
方法700可包括在对风况分配810权重之前，确定805输出点对气象仪器的接近度。在一个示例性实施例中，如由图4中的流程图所示的那样确定805接近度。确定850输出点和对应于确认的输入点的气象仪器之间的第一距离。确定855输出点和对应于确认的多个输入点中的另一个确认的输入点的气象仪器之间的第二距离。基于第一距离和第二和距离来计算860接近度。例如，诸如上面的等式1-3中阐述的反距离加权函数可应用于第一距离和第二距离来计算860接近度。
在另一个示例性实施例中，如由图15中的流程图所示的那样确定805接近度。如图15所示，这个气象仪器称为第一气象仪器。定义870从第一气象仪器延伸到对应于确认的多个输入点的另一个确认的输入点的第二气象仪器的第一条线。定义875从输出点延伸且垂直于第一条线的第二条线，以产生第一条线和第二条线的交点。确定880交点和第一气象仪器之间的第一距离。确定885交点和第二气象仪器之间的第二距离。基于第一距离和第二距离来计算890接近度。这种实施例有利于基于距气象仪器的相对投影距离来对风况加权。
在一些实施例中，输入风力资源网格和输出风力资源网格限定不同的空间分辨率，以及/或者彼此偏移开。再次参照图12，方法700可包括将一个或多个输入风力资源网格变换722到由输出风力资源网格限定的空间分辨率。例如，可基于与紧邻输出点的多个输入点相关联的风况来计算插值风况。
图16显示了限定不同的空间分辨率的输出风力资源网格的输出点905和输入风力资源网格的输入点910。如图16所示，输出点905以第一距离912隔开。输入点910以第二距离913隔开，第二距离913大于第一距离912。因为第一距离912小于第二距离913，所以由输出点905限定的空间分辨率高于由输入点910限定的空间分辨率。
在一个示例性实施例中，为了将输入风力资源网格变换到输出风力资源网格的空间分辨率，产生新的输入点，各个新的输入点具有与输出点905的位置基本相等的位置。在一个示例性实施例中，确认输出点915。还确认了紧邻确认的输出点915的多个输入点920。各个确认的输入点920与风况相关联。从与确认的输入点920相关联的风况对确认的输出点915的位置处的风况进行插值。
在一些实施例中，各个确认的输入点920定位在距确认的输出点915距离925处。针对具有与确认的输出点915的位置基本相等的位置的新的输入点，基于与确认的输入点920相关联的风况和距离925来计算风况。将输入风力资源网格变换722到由输出风力资源网格限定的空间分辨率有利于容易地确认800具有与输出点的地理位置基本相等的地理位置的多个输入点。
在一些实施例中，基于诸如以上参照图9-11描述的一个或多个影响区域来计算730风况。例如，方法700可包括定义724多个输入风力资源网格中的第一输入风力资源网格的第一影响区域。仅当输出点在第一影响区域内时，至少部分地基于第一输入风力资源网格的输入点的风况来计算730输出点的风况。如果输出点在第一影响区域之外，则不考虑输入点的风况。
在一个实施例中，定义726该多个输入风力资源网格中的第二输入风力资源网格的第二影响区域。针对在第一影响区域和第二影响区域两者内的输出点，至少部分地基于第一输入风力资源网格的第一输入点的第一风况和第二输入风力资源网格的第二输入点的第二风况来计算730风况。如果输出点仅在第一影响区域内，则不考虑第二输入风力资源网格的输入点的风况。类似地，如果输出点仅在第二影响区域内，则不考虑第一输入风力资源网格的输入点的风况。
图17-21显示了基于多个示例性输入风力资源网格来产生输出风力资源网格。图17显示了输出风力资源网格1000，其包括第一气象仪器1005、第二气象仪器1010、第三气象仪器1015和第四气象仪器1020，它们分别与第一影响区域1025、第二影响区域1030、第三影响区域1035和第四影响区域1040相关联。
图18显示了对应于输出风力资源网格1000的输入风力资源网格和影响区域。第一输入风力资源网格1070对应于第一气象仪器1005和第一影响区域1025。第二输入风力资源网格1075对应于第二气象仪器1010和第二影响区域1030。第三输入风力资源网格1080对应于第三气象仪器1015和第三影响区域1035。第四输入风力资源网格1085对应于第四气象仪器1020和第四影响区域1040。诸如风速的风况可显示为多个轮廓线1090，如在第四输入风力资源网格1085中显示的那样。
图19显示了第一影响区域1025、第二影响区域1030、第三影响区域1035和第四影响区域1040的交迭部分。单仪器区域1050包括在一个气象仪器的影响区域中。两仪器区域1055包括在两个气象仪器的影响区域中。三仪器区域1060包括在三个气象仪器的影响区域中。
图20显示了具有基于第一输入风力资源网格1070、第二输入风力资源网格1075、第三输入风力资源网格1080和第四输入风力资源网格1085的风况计算出的风况的输出风力资源网格1000。例如，可使用等式1-5中阐述的反距离加权来计算输出风力资源网格1000的风况。图20中还显示了第一气象仪器1005和第一影响区域1025、第二气象仪器1010和第二影响区域1030、第三气象仪器1015和第三影响区域1035、第四气象仪器1020和第四影响区域1040。风况显示为多个轮廓线1095。
图21在没有气象仪器和影响区域的指示符的情况下显示了输出风力资源网格1000。在一个示例性实施例中，对诸如用户220的用户显示如图21所示的输出风力资源网格1000。对用户提供输出风力资源网格1000有利于根据来自多个气象仪器的输入来方便地评估现场上的风力资源。
本文描述的方法可编码成实施在计算机可读介质(包括计算装置的存储器区)中的可执行的指令。当由处理器执行时，这种指令促使处理器执行本文描述的方法的至少一部分。
在上面对风力资源网格合并系统的示例性实施例进行了详细描述。该合并系统、风力涡轮机和包括的组件不限于本文描述的具体实施例，而是相反，各个构件可独立地以及与本文描述的其它构件分开来使用。另外，虽然在本文中提供了示例性距离加权等式，但是可使用适用于基于点和一个或多个气象仪器之间的距离来确定权重的任何等式。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书定义，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这样的其它实例意图处于权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于确定地理区域内的风况的装置，所述装置包括：
存储器区(210)，其构造成以便存储包括多个输入点(910，920)的多个输入风力资源网格(304，306，308，310)，所述多个输入点中的各个输入点与风况、第一地理位置和具有第二地理位置的气象仪器(322)相关联，至少一个输入点的第一地理位置在所述地理区域内；和
处理器(205)，其联接到所述存储器区上，并且编程为以便：
定义具有与所述地理区域内的第三地理位置相关联的多个输出点(312，320)的输出风力资源网格(300，500，600，1000)；以及
针对所述输出风力资源网格的所述多个输出点中的各个输出点，至少部分地基于下者来确定风况：
与至少一个对应的输入点相关联的风况；和
在所述输出点的第三地理位置和与所述至少一个对应的输入点相关联的气象仪器的第二地理位置之间的距离(328)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器进一步编程为以便通过下者来确定所述多个输出点中的输出点(312，320)的风况：
确认与第一地理位置相关联的多个输入点(910，920)，该第一地理位置基本等于与所述输出点相关联的所述第三地理位置；
针对所述多个确认的输入点中的各个输入点，基于所述输出点对与对应的输入点相关联的气象仪器的接近度来对与所述输入点相关联的风况分配权重；以及
基于分配的权重来组合所述多个确认的输入点的风况。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器(205)进一步编程为以便通过下者来确定所述输出点(312，320)对与所述确认的多个输入点中的各个输入点相关联的气象仪器的接近度：
确定所述输出点和与所述确认的多个输入点的第一输入点(910)相关联的气象仪器(322)之间的第一距离(326)；
确定所述输出点和与所述确认的多个输入点的第二输入点(920)相关联的气象仪器(324)之间的第二距离(328)；以及
基于所述第一距离和所述第二距离来计算接近度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器(205)进一步编程为以便通过对所述第一距离和所述第二距离应用非线性反距离加权函数，基于所述第一距离(536)和所述第二距离(538)来计算接近度。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器(205)进一步编程为以便通过下者来确定所述输出点(312，320)对与所述确认的多个输入点中的各个输入点(910，920)相关联的气象仪器(322，324)的接近度：
确定所述输出点和与所述确认的多个输入点的第一输入点相关联的气象仪器之间的第一距离(326)；
确定所述输出点和与所述确认的多个输入点的第二输入点相关联的气象仪器之间的第二距离(328)；
确定所述输出点和与所述确认的多个输入点的第三输入点相关联的气象仪器之间的第三距离(332)；以及
基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离来计算接近度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器(205)进一步编程为以便通过对所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离应用非线性反距离加权函数，基于所述第一距离(326)、所述第二距离(328)和所述第三距离(332)来计算接近度。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括联接到所述处理器(205)上并且构造成以便显示所述输出风力资源网格(300)的呈现装置(215)。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括输入装置(225)，该输入装置(225)构造成以便接收所述多个输入风力资源网格中的第一输入风力资源网格(304)的影响区域的选择，所述影响区域包括所述地理区域的一部分，其中，所述处理器(205)进一步编程为以便仅针对所述影响区域内的输入点(910，920)基于对应于所述第一输入风力资源网格的风况来确定风况。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输入装置(225)进一步构造成以便接收对应于所述影响区域的用户定义的权重，其中，所述处理器进一步编程为以便进一步基于所述用户定义的权重来确定所述影响区域内的输出点(312，320)的风况。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输入装置(225)构造成以便通过接收多边形的选择来接收影响区域的选择。
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