CN117217424A - 海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源技术领域，公开了海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置，方法包括：收集目标海域的再分析资料数据并对其进行要素提取后，基于预设方法进行预处理后基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据并分别进行等级划分和数据存储，将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；构建用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估。本发明能够实现海上任意点位风能资源的快速评估。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体涉及海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置。
背景技术
风能作为绿色环保、可再生的资源已经得到全世界广泛重视。由于海上具有风速大、发电量大以及干扰少等优点，近年来海上风电发展迅速。由于海岸线较长且风能资源差异较大，因此在风电场选址的阶段能够准确的计算拟建风电场的理论电量将至关重要。传统方法一般是在拟建风电场内立测风塔，并开展至少一年测风塔的完整观测，基于观测数据进行计算。由于海上环境恶劣，测风塔的安装难度大且费用高。此外，风电场宏观选址往往是在较大的范围内开展的，需要同时评估多处目标区域的风资源情况，因此传统技术方案不适用。
大气再分析资料就是用先进的、固定的资料同化系统和数值预报模式，将模式预报和历史观测资料进行融合，从而得到变量丰富、空间覆盖完整、时间均一稳定的长序列历史天气资料。研究表明，欧洲中期天气预报中心发布的第五代大气再分析数据集ERA5的100m高度风速数据集在再分析资料中表现很好，接近于目前轮毂高度，适合应用于区域风能资源的评估。但由于再分析数据往往涉及空间信息及多维特征，且以栅格数据的形式存储，传统的关系型数据库无法存储此类数据；此外，利用再分析数据进行风能资源评估时，其计算和查询往往需要专业工具，评估操作不够便捷。
综上，现有海上风电场的发电量评估多是在收集实测数据的基础上开展，存在评估费用高、施工难度大的问题，且评估往往是针对单个区域进行的，鲜少有相关技术能够实现无实测数据条件下大范围任意空间区域的海上风电场理论发电量的快速评估。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法及装置，能够实现海上区域任意点位风资源数据的快速查询和海上风电场理论发电量的快速计算，可为风电场宏观选址及运行优化提供评估参考和支撑，以解决上述技术背景中提出的问题。
第一方面，本发明提供了一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，方法包括：
根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据；
对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；
收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；
将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；
构建用户评估界面，用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果。
本发明利用入流风速数据库和机型参数数据库，结合用户评估界面能够实现目标海域任意点位风资源数据的快速查询以及海上风电场理论发电量的快速计算，为风电场宏观选址及运行优化提供评估参考和支撑。
在一种可选的实施方式中，预设要求包括：时间要求和海域范围要求，根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据的过程，包括：
收集目标海域及其周边预设半径海域范围内预设时间的网格化再分析资料数据，再分析资料数据，包括：NCEP、ERA5和MERRA2。
本发明基于预设要求收集得到的再分析资料数据，能够保证再分析资料数据的质量，提高后续风电场理论发电量评估的准确性。
在一种可选的实施方式中，预设方法，包括：三次样条函数插值方法、双线性插值方法和最邻近插值方法。
本发明利用预设方法进行预处理，能够得到细粒度分辨率的网格数据，一定程度上提高了数据的质量，便于后续风电场理论发电量评估的准确性。
在一种可选的实施方式中，风速合成公式为：
其中，为/>时刻某网格点合成的风速数据，/>、/>为/>时刻某网格点U、V的风速数据；
风向合成公式为：
其中，为/>时刻某网格点合成的风向数据，/>、/>为/>时刻某网格点U、V的风速数据，deg为风向方位，/>，nan是异常数据。
本发明利用风速合成公式和风向合成公式，能够获得规范的合成风速和风向数据。
在一种可选的实施方式中，对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储的过程，包括：
将合成的风速数据划分为预设风速等级，将合成的风向数据划分为预设风向扇区；
计算预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率并将其存储为栅格数据；预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率的计算公式为：
其中，为风速为/>风速等级、j风向扇区的频率，/>为风速为/>风速等级、j风向扇区的频数，/>为风速为/>风速等级频数。
本发明对风速和风向数据进行等级划分，有助于得到层次鲜明的数据；将预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率进行栅格数据格式的存储，能够更好的保留原始数据的空间信息和多维特征。
在一种可选的实施方式中，待评估风电场的风场数据，包括：风场信息和机型机位；其中，风场信息包括：风场名称和风电场设计容量；机型机位包括：区域边界信息和风机排布信息，风机排布信息包括：机型名称、经纬度坐标和轮毂高度。
本发明利用待评估风电场的风场数据用来评估其理论净发电量，可以快速获取评估结果，用于指导风电场宏观选址及运行优化。
在一种可选的实施方式中，将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果的过程，包括：
将待评估风电场的区域边界信息输入入流风速数据库，对应提取多组距离最近的网格点的预设风速等级×预设风向扇区交叉频率数据；
将待评估风电场的风机排布信息输入机型参数数据库，对应提取待评估风电场所有相关的机型参数信息；当机型参数数据库中缺少待评估风电场的机型参数信息时，通过自定义机型上传对应机型参数信息；机型参数信息，包括：风机厂商、机型名称、风轮直径、切入风速、切出风速、风功率曲线和推力系数曲线；
将风机排布信息、预设风速等级×预设风向扇区交叉频率数据和机型参数信息输入发电量计算模型，输出多组结果对其求平均，得到对应待评估风电场整场理论发电量的评估结果。
本发明的机型参数数据库是对已建设风电场在风机排布方式已确定情况下进行的数据收集，将待评估风电场的风场数据通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，大大提高了对其理论净发电量的评估精确度。
第二方面，本发明提供了一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置，装置包括：
数据获取模块，用于根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据；
入流风速数据库构建模块，用于对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；
机型参数数据库构建模块，用于收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；
发电量计算模型构建模块，用于将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；
发电量评估模块，用于构建用户评估界面，用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果。
本发明基于海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置，实现了海上区域任意点位风资源数据的快速查询和海上风电场理论发电量的快速计算；通过该装置可对目标海域任意区域进行评估，为风电场宏观选址及运行优化提供参考依据。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的用户评估界面的示意图；
图3是本发明实施例的区域边界信息的示意图；
图4是本发明实施例的自定义机型参数信息模板的示意图；
图5是本发明实施例的风机排布信息模板的示意图；
图6是本发明实施例的上传风机排布信息的示意图；
图7是根据本发明实施例的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置的结构框图；
图8是本发明实施例的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，如图1所示，方法包括：
步骤S101，根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据。
需要说明的是，本实施例中的目标海域基于实际应用需求确定，在此不做具体限制。例如目标海域为：海上风电规划的划定海域、海上风电项目开发的开发海域或海上风能资源环境普查的研究海域，仅作为举例说明。
步骤S102，对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库。
本实施例中，空间数据库，包括Oracle Spatial、MySQL Spatial和PostGIS。具体地，Oracle Spatial是Oracle公司开发的一款关系型空间数据库，可以存储和管理各种类型的空间数据，包括点、线、面、多边形等。Oracle Spatial提供了丰富的空间查询和分析功能，支持空间索引、空间缓冲区、空间关系等操作。上述空间数据库仅作为举例说明，依据实际应用需求确定。
步骤S103，收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库。
本实施例中，关系型数据库，包括：Mysql、SQL Server、Oracle、Sybase和DB2，仅作为举例说明，不以此为限制，依据实际应用需求适应性调整。
步骤S104，将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型。
本实施例中，预设尾流损失模型，包括：PARK模型、EVM模型和FUGA模型，仅作为举例说明，不以此为限制，基于发电量计算结果更准确来确定。
步骤S105，构建用户评估界面，用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果。
本实施例中，预设要求包括：时间要求和海域范围要求，根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据的过程，包括：收集目标海域及其周边预设半径海域范围内预设时间的网格化再分析资料数据，再分析资料数据，包括：NCEP、ERA5和MERRA2。
需要说明的是，某一位置的气候态至少需要20-30年的时间长度，即使已建设的风电场并投运3-5年了，其对应3-5年的风况仍无法代表该风电场位置处的气候态，直接使用各年度再分析资料数据进行风电场理论净发电量评估，评估的结果不具代表性。具体地，收集目标海域及其周边几十公里到数百公里海域范围内近30年的网格化的ERA5再分析资料数据，仅作为举例说明，不以此为限制。
本实施例中，预设方法，包括：三次样条函数插值方法、双线性插值方法和最邻近插值方法。
一具体实施例中，采用三次样条函数插值方法对风速和风向数据进行预处理，所述三次样条函数插值的公式为：
其中，U为插值后风速，为某时刻j网格点的风速，/>为某时刻j+1网格点的风速，/>为某时刻j网格点的风速二阶导数，/>为某时刻j+1网格点的风速二阶导数，A、B、C和D为待求解的参数，根据求解得到对应的参数和插值后风速。具体地，将ERA5再分析资料数据进行预处理，则ERA5数据的空间分辨率为0.25°×0.25°的，经过三次样条函数插值得到水平分辨率插值为0.1°的数据，网格数据的分辨率具有细粒度优势，一定程度上能够提高数据质量，便于后续风电场理论发电量评估的准确性。
本实施例中，风速合成公式为：
其中，为/>时刻某网格点合成的风速数据，/>、/>为/>时刻某网格点U、V的风速数据；
风向合成公式为：
其中，为/>时刻某网格点合成的风向数据，/>、/>为/>时刻某网格点U、V的风速数据，deg为风向方位，/>，nan是异常数据。本实施例利用风速合成公式和风向合成公式，能够获得规范的合成风速和风向数据。
本实施例中，对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储的过程，包括：
将合成的风速数据划分为预设风速等级，将合成的风向数据划分为预设风向扇区；
计算预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率并将其存储为栅格数据；预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率的计算公式为：
其中，为风速为/>风速等级、j风向扇区的频率，/>为风速为/>风速等级、j风向扇区的频数，/>为风速为/>风速等级频数。
本实施例中，预设风速等级是根据目标风速区间的最高风速以间隔1m/s为1个等级进行的风速区间划分。例如对于0-26m/s风速范围进行等级划分，则其预设风速等级对应为26风速等级。
需要说明的是，风电场预设风向扇区是按照相关行业传统和标准对平均风向区间进行的16等分划分，得到对应的风向扇区。具体地，风向扇区包括：（348.76°-11.25°）、（11.26°-33.75°）、（33.76°-56.25°）、（56.26°-78.75°）、（78.76°-101.25°）、（101.26°-123.75°）、（123.76°-146.25°）、（146.26°-168.75°）、（168.76°-191.25°）、（191.26°-213.75°）、（213.76°-236.25°）、（236.26°-258.75°）、（258.76°-281.25°）、（281.76°-303.75°）、（303.76°-326.25°）和（326.26°-348.75°），仅作为举例说明。
本实施例中，栅格数据格式包括：TIFF、BMP、ENVI、GIF、PNG和JPG，仅作为举例说明，不以此为限制。
一具体实施例中，将获取的30年的网格化的ERA5再分析资料数据进行相应预处理和合成后，将合成的风速数据划分为26风速等级，将合成的风向数据划分为16风向扇区，计算30年的26风速等级×16风向扇区的交叉频率，存储为TIFF栅格数据并导入PostGIS空间数据库，建立入流风速数据库。
本实施例中，待评估风电场的风场数据，包括：风场信息和机型机位；其中，风场信息包括：风场名称和风电场设计容量；机型机位包括：区域边界信息和风机排布信息，风机排布信息包括：机型名称、经纬度坐标和轮毂高度。具体地，本实施例利用待评估风电场的风场数据用来评估其理论净发电量，可以快速获取评估结果，用于指导风电场宏观选址及运行优化。
本实施例中，将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果的过程，包括：
将待评估风电场的区域边界信息输入入流风速数据库，对应提取多组距离最近的网格点的预设风速等级×预设风向扇区交叉频率数据；
将待评估风电场的风机排布信息输入机型参数数据库，对应提取待评估风电场所有相关的机型参数信息；当机型参数数据库中缺少待评估风电场的机型参数信息时，通过自定义机型上传对应机型参数信息；机型参数信息，包括：风机厂商、机型名称、风轮直径、切入风速、切出风速、风功率曲线和推力系数曲线；
将风机排布信息、预设风速等级×预设风向扇区交叉频率数据和机型参数信息输入发电量计算模型，输出多组结果对其求平均，得到对应待评估风电场整场理论发电量的评估结果。
本实施例的机型参数数据库是对已建设风电场在风机排布方式已确定情况下进行的数据收集，将待评估风电场的风场数据通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，大大提高了对其理论净发电量的评估精确度。
图2为本发明实施例的用户评估界面的示意图，由图可知，界面包括地图区域、风场信息和机型机位等，具体含有风场名称、设计容量、区域边界信息相关按钮（上传和模板）、风机排布信息按钮（上传和模板）、查看已有机型按钮和自定义机型按钮。
在一具体实施例中，应用本发明实施例的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法来评估风电场理论电量，具体操作流程如下：
步骤A1，输入风场名称和设计容量。
步骤A2，点击区域边界信息模板按钮来下载模板，并按照模板编辑该风电场的边界点坐标，点击上传后该风电场区域边界即在图3中界面左侧的地图区域显示对应的风电场。
步骤A3，查看机型参数数据库中已有的机型信息。如果风电场所选用的机型未在机型参数数据库中，则下载自定义机型参数信息模板，如图4所示。需要说明的是，图中表格空缺内容需要根据实际应用需求确定。将待上传的机型参数信息按照图4的模板编辑完成后通过用户评估界面的风机排布信息上传按钮上传至机型参数数据库。
步骤A4，点击用户评估界面的风机排布信息模板按钮，下载风机排布信息模板，如图5所示。需要说明的是，图中表格空缺内容，如机型、经纬度和轮毂高度均需要根据实际应用需求确定，仅作为示意性说明。按照模板编辑风机排布信息，点击并上传后，如图6所示，该风电场风机排布信息即在图6中界面左侧地图区域显示。
步骤A5，点击提交计算按钮即可对理论发电量进行计算。风电场理论发电量评估的结果包含每台风机全年理论发电量、等效小时数以及因尾流效应造成的发电量损失等。
综上，本发明实施例能够实现海上任意点位风资源数据的快速查询，进而实现海上风电场理论电量的快速计算，可为风电场宏观选址及运行优化提供评估参考和支撑。
在本实施例中还提供了一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的术语“模块”，其可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明提供一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置，如图7所示，装置包括：
数据获取模块701，用于根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据。
入流风速数据库构建模块702，用于对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库。
机型参数数据库构建模块703，用于收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库。
发电量计算模型构建模块704，用于将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型。
发电量评估模块705，用于构建用户评估界面，用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。本发明实施例基于海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置，可实现海域范围内任意点位风资源数据的查询以及海上风电场理论电量的快速计算，可为风电场宏观选址和运行优化提供参考。
本发明实施例还提供一种计算机设备，请参阅图8，图8是本发明可选实施例提供的上述控制器的结构示意图，如图8所示，该控制器包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图8中以一个处理器10为例。
处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。
其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。
存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。
该控制器还包括通信接口30，用于该主控芯片与其他设备或通信网络通信。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器主控芯片或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述方法包括：
根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据；
对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；
收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；
将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；
构建用户评估界面，所述用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果。
2.根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述预设要求包括：时间要求和海域范围要求，根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据的过程，包括：
收集目标海域及其周边预设半径海域范围内预设时间的网格化再分析资料数据，所述再分析资料数据，包括：NCEP、ERA5和MERRA2。
3.根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述预设方法，包括：三次样条函数插值方法、双线性插值方法和最邻近插值方法。
4.根据权利要求2所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，风速合成公式为：
其中，为/>时刻某网格点合成的风速数据，/>、/>为/>时刻某网格点U、V的风速数据；
风向合成公式为：
其中，为/>时刻某网格点合成的风向数据，/>、/>为/>时刻某网格点U、V的风速数据，deg为风向方位，/>，nan是异常数据。
5.根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储的过程，包括：
将合成的风速数据划分为预设风速等级，将合成的风向数据划分为预设风向扇区；
计算预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率并将其存储为栅格数据，所述预设风速等级×预设风向扇区的交叉频率的计算公式为：
其中，为风速为/>风速等级、j风向扇区的频率，/>为风速为/>风速等级、j风向扇区的频数，/>为风速为/>风速等级频数。
6.根据权利要求1所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述待评估风电场的风场数据，包括：风场信息和机型机位；其中，风场信息包括：风场名称和风电场设计容量；机型机位包括：区域边界信息和风机排布信息，所述风机排布信息包括：机型名称、经纬度坐标和轮毂高度。
7.根据权利要求6所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法，其特征在于，所述将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果的过程，包括：
将待评估风电场的区域边界信息输入入流风速数据库，对应提取多组距离最近的网格点的预设风速等级×预设风向扇区交叉频率数据；
将待评估风电场的风机排布信息输入机型参数数据库，对应提取待评估风电场所有相关的机型参数信息；当机型参数数据库中缺少待评估风电场的机型参数信息时，通过自定义机型上传对应机型参数信息；所述机型参数信息，包括：风机厂商、机型名称、风轮直径、切入风速、切出风速、风功率曲线和推力系数曲线；
将风机排布信息、预设风速等级×预设风向扇区交叉频率数据和机型参数信息输入发电量计算模型，输出多组结果对其求平均，得到对应待评估风电场整场理论发电量的评估结果。
8.一种海上风电场的理论发电量快速评估系统构建装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于根据预设要求收集目标海域的再分析资料数据，对再分析资料数据进行要素提取，得到风速和风向数据并基于预设方法进行预处理，将预处理后的风速和风向数据分别基于预设合成公式进行合成，得到合成的风速和风向数据；
入流风速数据库构建模块，用于对合成的风速和风向数据分别进行等级划分和数据存储，并将存储数据导入空间数据库来构建入流风速数据库；
机型参数数据库构建模块，用于收集目标海域已建设风电场的风机排布信息和机型参数信息，将机型参数信息导入关系型数据库来构建机型参数数据库；
发电量计算模型构建模块，用于将入流风速数据库和机型参数数据库的数据，结合风机排布信息输入预设尾流损失模型来构建发电量计算模型；
发电量评估模块，用于构建用户评估界面，所述用户评估界面用于对待评估风电场的理论发电量进行评估并显示评估结果；评估过程包括：将待评估风电场的风场数据输入用户评估界面，通过入流风速数据库、机型参数数据库以及发电量计算模型，得到对应的评估结果。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的海上风电场的理论发电量快速评估系统构建方法。
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