一种风能资源模拟方法、装置、设备及介质与流程

1.本技术涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种风能资源模拟方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.随着能源和环境问题的日益突出，风能作为一种清洁的、可再生的能源日益受到重视，建设风电场最基本的条件是要有能量丰富的风能资源、选择合适的场址，然而选址的优劣直接关系到风电场经济性。
3.风能资源评估现阶段已经发展到数值模拟技术的阶段，目前主流的cfd(computational fluid dynamics，计算流体动力学)能在复杂地形下进行风资源评估，能减少复杂地形条件下评估的不确定性。在在进行风资源评估时，对标准初始风场、不同风向的风场分布进行定向计算的环境湍流强度是由cfd计算得到的，使用湍流校正能增加风流模拟的准确性。湍流校正有两种方式，定向湍流校正和湍流矩阵校正，一般采用湍流矩阵校正。但是在制作湍流矩阵的时候往往由于样本较少或者数据缺失，导致无法直接使用，往往通过人为经验进行填补，不确定性较高、耗时较长，并且还导致风流模拟的准确性较低。
4.因此，如何提高湍流矩阵的生成速率以及风流模拟的准确性，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上现有技术存在的问题，本技术的目的在于提出一种风能资源模拟方法、装置、设备及介质，以至少解决如何提高湍流矩阵的生成速率以及风流模拟的准确性的技术问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供了一种风能资源模拟方法，所述方法包括：
7.获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；
8.根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；
9.根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；
10.去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；
11.将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。
12.于本技术的一实施例中，将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，包括：
13.将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块；
14.获取所述目标风电场区域的地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，以及测风塔观测结果；
15.根据所述地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，得到多个初始风场、各所述初始风场的风场分布；
16.根据所述目标湍流矩阵，对所述多个初始风场、各所述初始风场的风场分布进行校正，得到多个目标风场、各所述目标风场的风场分布；
17.根据所述多个目标风场、各所述目标风场的风场分布和所述测风塔观测结果，得到所述结果点处的风能参数，以实现对所述目标风电场区域的风能资源的数值模拟。
18.于本技术的一实施例中，根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，包括：
19.根据所述风速数据，得到预设时间间隔内的平均风速数据；
20.根据所述平均风速数据与所述平均风速偏差数据之间的比值，得到所述湍流强度。
21.于本技术的一实施例中，获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据之前，还包括：
22.获取所述目标风电场区域内的风向数据；
23.根据预设的风向划分差值，将所述风向数据中风向划分为所述多个风向扇区。
24.于本技术的一实施例中，去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵，包括：
25.去除所述第一矩阵中小于预设的样本数量阈值的风速段和所述风速段对应的样本数量，得到第一保留数值；
26.去除所述第二矩阵中小于所述样本数量阈值的风速段和所述风速段对应的湍流强度，得到第二保留数值；
27.根据所述第一保留数值和所述第二保留数值，得到所述风速段与所述湍流强度的对应关系；
28.若所述第二保留数值中的目标风速段的平均风速有效值小于预设的插补平均风速有效值阈值，则将所述目标风速段的前一风速段对应的湍流强度插补为所述目标风速段的湍流强度，得到所述目标湍流矩阵；
29.若所述目标风速段的平均风速有效值大于所述插补平均风速有效值阈值，则根据所述风速段与所述湍流强度的对应关系，得到所述目标风速段对应的插补湍流强度，并根据所述目标风速段和插补湍流强度对所述第二保留数值进行插补，以得到所述目标湍流矩阵。
30.于本技术的一实施例中，所述风速段与所述湍流强度的对应关系的表示方式包括：
31.lnti＝klnv
hub
+m
32.其中，ti为所述湍流强度，v
hub
为所述风速段的平均风速，k为斜率，m为截距。
33.于本技术的一实施例中，插补湍流强度的表示方式包括：
[0034][0035]
其中，ti
′
为所述插补湍流强度，v
hub
为所述风速段的平均风速，k为斜率，m为截距。
[0036]
于本技术的一实施例中，还提供了一种风能资源模拟装置，所述装置包括：
[0037]
数据获取模块，用于获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；
[0038]
第一矩阵构建模块，用于根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；
[0039]
第二矩阵构建模块，用于根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；
[0040]
矩阵插补模块，用于去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；
[0041]
模拟模块，用于将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。
[0042]
于本技术的一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行上述的风能资源模拟方法。
[0043]
于本技术的一实施例中，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行上述的风能资源模拟方法。
[0044]
本发明的有益效果：
[0045]
首先获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；然后根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；再根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；再去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；最后将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。本技术中，通过标准的方式生成目标湍流矩阵，既提高了目标湍流矩阵的生成速率，还避免了因人为经验填补数据带来的数据准确性不足的问题；另外，通过目标湍流矩阵对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，能够进一步提高风流模拟的准确性、减少目标风电场区域风能资源的不确定性。
附图说明
[0046]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0047]
图1是本技术的一示例性实施例示出的风能资源模拟方法的应用环境的示意图；
[0048]
图2是本技术的一示例性实施例示出的风能资源模拟方法的流程示意图；
[0049]
图3是本技术的一示例性实施例示出的第一扇区的湍流矩阵校正示意图；
[0050]
图4是本技术的一示例性实施例示出的第二扇区的湍流矩阵校正示意图；
[0051]
图5是本技术的一示例性实施例示出的风能资源模拟装置的示意图；
[0052]
图6是本技术的一示例性实施例示出的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0053]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通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，都应当属于本技术保护的范围。
[0054]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0055]
在对本技术实施例说明之前，先在此说明本技术实施例中涉及的技术术语：
[0056]
cfd，即为计算流体动力学(computational fluid dynamics)。随着cfd通用软件的性能日益完善，应用的范围也不断的扩大，在化工、冶金、建筑、环境等相关领域中也被广泛应用。现代流体力学研究方法包括理论分析，数值计算和实验研究三个方面。这些方法针对不同的角度进行研究，相互补充。理论分析研究能够表述参数影响形式，为数值计算和实验研究提供了有效的指导；试验是认识客观现实的有效手段，验证理论分析和数值计算的正确性；计算流体力学通过提供模拟真实流动的经济手段补充理论及试验的空缺。
[0057]
湍流，在风电业内，湍流经常出现在诸如风机齿轮箱损坏，叶片开裂，基础开缝，发电量不达标的分析报告中。湍流又称紊流，指的是流体的非均匀流动。湍流产生的原因主要有两个，一个是当气流流动时，气流会受到地面粗糙度的摩擦或者阻滞作用，另一个原因是由于空气密度差异和大气温度差异引起的气流垂直运动。通常情况下，上述两个原因往往同时导致湍流的发生。测风塔的环境湍流为测风塔处实际测量到的湍流强度。机位处的环境湍流是由cfd定向计算得到的，并经测风塔处实测环境湍流校正后的湍流强度，该湍流强度没有受其他风机或者障碍物的尾流影响。
[0058]
iec，即为国际电工委员会(international electrotechnical commission)，主要致力于制定电子电器产品的安全标准和技术研究，全球超过20000+的行业专家服务于这个组织。在风电领域，ieca，即为湍流等级a，指定高湍流特性；iecb，即为湍流等级b，指定中湍流特性；iecc，即为湍流等级c，指定低湍流特性。湍流强度的大小不仅影响发电量，还会影响机组疲劳载荷。
[0059]
在本技术的一实施例中，提供了一种风能资源模拟方法，可选地，作为一种可选的实施方式，上述风能资源模拟方法可以但不限于应用于如图1所示的环境中。图1是本技术的一示例性实施例示出的风能资源模拟方法的应用环境的示意图，参见图1，风能资源模拟
终端101可以但不限于具有本地计算能力的上位机、台式电脑、笔记本电脑等，风能资源模拟终端101可以但不限于通过网络与数据采集终端102、服务器103进行通信，服务器103可以但不限于对数据库执行操作，例如，写数据操作或读数据操作。上述风能资源模拟终端101可以但不限于包括人机交互屏幕、处理器及存储器。上述人机交互屏幕可以但不限于用于显示风能资源模拟的结果。上述处理器可以但不限于用于响应上述人机交互操作，执行对应的操作，或者，生成对应的指令，并将生成的指令发送给服务器103。上述存储器用于存储相关存储数据，如风能资源模拟信息等。
[0060]
作为一种可选的方式，可以通过数据采集终端102对数据进行采集，例如对目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据进行采集和预处理。
[0061]
作为一种可选的方式，可以在风能资源模拟终端101上执行风能资源模拟方法中的以下步骤：
[0062]
获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；
[0063]
根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；
[0064]
根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；
[0065]
去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；
[0066]
将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。
[0067]
作为一种可选的方式，服务器103可以获取风能资源模拟终端101传输的风能资源模拟数值然后进行分析。
[0068]
基于上述方式，通过标准的方式生成目标湍流矩阵，既提高了目标湍流矩阵的生成速率，还避免了因人为经验填补数据带来的数据准确性不足的问题；另外，通过目标湍流矩阵对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，能够进一步提高风流模拟的准确性、减少目标风电场区域风能资源的不确定性。
[0069]
可选地，在本实施例中，上述风能资源模拟终端101可以是配置有目标客户端的终端设备，可以包括但不限于以下至少之一：笔记本电脑、平板电脑、掌上电脑、pad、台式电脑等。目标客户端可以是视频客户端、即时通信客户端、浏览器客户端、教育客户端等支持提供风能资源模拟应用的客户端。上述网络可以包括但不限于：有线网络，无线网络，其中，该有线网络包括：局域网、城域网和广域网，该无线网络包括：蓝牙、wifi及其他实现无线通信的网络。上述服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群，或者是云服务器。上述仅是一种示例，本实施例中对此不作任何限定。
[0070]
作为一种可选的示例，本实施例对上述风能资源模拟方法的执行主体不做限定，上述风能资源模拟方法的部分或全部步骤可以在风能资源模拟终端101上执行，可例如，在风能资源模拟终端101为台式电脑的情况下，可以在台式电脑上执行上述风能资源模拟方法的部分或全部步骤。
[0071]
在本技术的一实施例中，提供了一种风能资源模拟方法。图2是本技术的一示例性
实施例示出的风能资源模拟方法的流程示意图，参见图2，风能资源模拟方法包括如下s210至s250所述的步骤：
[0072]
在步骤s210中，获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据。
[0073]
需要说明的是，本技术实施例中获取的风速数据为完整年测风塔实测的10分钟间隔的风速时间序列数据；平均风速偏差数据为完整年测风塔实测的10分钟间隔的平均风速偏时间序列数据。
[0074]
在步骤s220中，根据预设的风速间隔，对各风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各风速段对应的样本数量，并根据多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵。
[0075]
需要说明的是，本技术实施例中的第一矩阵为occurrences矩阵，即为共现矩阵。occurrences矩阵中，以横向数据表示风速段，纵向数据表示样本数量。
[0076]
示例性的，统计16个扇区下的风速样本数，按照风速间隔为1m/s，得到16个扇区下的多个风速段以及各风速段对应的样本数量，风速段可例如为：0m/s≤v＜1m/s、1m/s≤v＜2m/s、2m/s≤v＜3m/s、3m/s≤v＜4m/s。
[0077]
在步骤s230中，根据风速数据和平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵。
[0078]
需要说明的是，湍流强度(简写为ti)是指10分钟内风速随机变化幅度大小，是10分钟平均风速的标准偏差与同期平均风速的比值，是风电机组运行中承受的正常疲劳载荷，对风机安全性至关重要。本技术实施例中，第二矩阵即为ti矩阵，ti矩阵的横向数据为风速段，ti矩阵的纵向数据为扇区的平均湍流强度。
[0079]
在步骤s240中，去除第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵。
[0080]
在步骤s250中，将目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。
[0081]
采用本技术提供的上述实施例，通过标准的方式生成目标湍流矩阵，既提高了目标湍流矩阵的生成速率，还避免了因人为经验填补数据带来的数据准确性不足的问题；另外，通过目标湍流矩阵对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，能够进一步提高风流模拟的准确性、减少目标风电场区域风能资源的不确定性。
[0082]
在本技术的一实施例中，上述风能资源模拟方法，在步骤s250中的将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，包括：
[0083]
将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块；
[0084]
获取所述目标风电场区域的地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，以及测风塔观测结果；
[0085]
根据所述地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，得到多个初始风场、各所述初始风场的风场分布；
[0086]
根据所述目标湍流矩阵，对所述多个初始风场、各所述初始风场的风场分布进行矫正，得到多个目标风场、各所述目标风场的风场分布；
[0087]
根据所述多个目标风场、各所述目标风场的风场分布和所述测风塔观测结果，得到所述结果点处的风能参数，以实现对所述目标风电场区域的风能资源的数值模拟。
[0088]
示例性的，在风能资源评估模块中，通过载入所述地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，根据风速廓线定向，由此得到多个初始风场、各初始风场的风场分布，即定向计算结果。然后根据目标湍流矩阵，对多个初始风场、各初始风场的风场分布进行矫正，得到多个目标风场、各目标风场的风场分布。最后根据测风塔观测结果与计算区域内相同位置的定向计算结果之间的统计关系推算结果点处的风能参数，从而得到整个风电场的风流情况。
[0089]
在本技术的一实施例中，上述风能资源模拟方法，在步骤s230中的根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，包括：
[0090]
根据所述风速数据，得到预设时间间隔内的平均风速数据；
[0091]
根据所述平均风速数据与所述平均风速偏差数据之间的比值，得到所述湍流强度。
[0092]
示例性的，ti的计算公式为
[0093][0094]
其中，σi为i时刻的平均风速偏差，单位为m/s；ui为i时刻的平均风速，单位为m/s。
[0095]
在本技术的一实施例中，上述风能资源模拟方法，在步骤s210中的获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据之前，还包括：
[0096]
获取所述目标风电场区域内的风向数据；
[0097]
根据预设的风向划分差值，将所述风向数据中风向划分为所述多个风向扇区。
[0098]
示例性的，根据n个完整年测风塔实测10分钟间隔的风向时间序列文件，按照风向划分差值，将风向划分为16个扇区，16个扇区划分见下表。参见表1，表1为16个扇区的风向划分，示出了16个扇区的风向划分结果以及每个扇区的风向表达关系式，其中d表示风向，单位为
°
。
[0099]
表1 16个扇区的风向划分
[0100][0101][0102]
在本技术的一实施例中，上述风能资源模拟方法，在步骤s240中的去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵，包括：
[0103]
去除所述第一矩阵中小于预设的样本数量阈值的风速段和所述风速段对应的样本数量，得到第一保留数值；
[0104]
去除所述第二矩阵中小于所述样本数量阈值的风速段和所述风速段对应的湍流强度，得到第二保留数值；
[0105]
根据所述第一保留数值和所述第二保留数值，得到所述风速段与所述湍流强度的对应关系；
[0106]
若所述第二保留数值中的目标风速段的平均风速有效值小于预设的插补平均风速有效值阈值，则将所述目标风速段的前一风速段对应的湍流强度插补为所述目标风速段的湍流强度，得到所述目标湍流矩阵；
[0107]
若所述目标风速段的平均风速有效值大于所述插补平均风速有效值阈值，则根据
所述风速段与所述湍流强度的对应关系，得到所述目标风速段对应的插补湍流强度，并根据所述目标风速段和插补湍流强度对所述第二保留数值进行插补，以得到所述目标湍流矩阵。
[0108]
示例性的，由于存在样本数据量部分扇区不均、不足的情况，occurrences矩阵与ti矩阵存在部分扇区存在缺失，故需要用插补的方式对数据进行补齐。遍历occurrences矩阵与ti矩阵，删除occurrences矩阵和ti矩阵中样本数量小于10时所对应的值，保留样本数量大于等于10且ti非0存在时的有效值，得到第一保留数值和第二保留数值。根据风速分布规律可知，此次遍历删除的一般是高风速段数据量较少且湍流较大的值，代表性较低属于偶然的情况，故删除处理。
[0109]
需要说明的是，根据2005版iec61400-1，第三版规定的正常湍流模型如下：
[0110]
σ1＝i
ref
(0.75
×vhub
+b)
[0111]
其中，b＝5.6m/s，i
ref
为参考风速。
[0112]
因此，
[0113]
参见表2，表2为iec规定的不同湍流等级的参考风速。
[0114]
表2不同湍流等级的参考风速
[0115] iec-aiec-biec-ciec-s 0.160.140.12自定义
[0116]
根据表2可知，i
ref
在不同的湍流等级下为常数，故针对在不同的湍流等级下为常数，故针对两边求ln函数，经过变化可知lnti与lnv
hub
呈一元一次函数关系。
[0117]
任一扇区，如果ti矩阵的v
hub
有效值小于3，则此扇区插补的ti矩阵的值为前一风速段对应的ti值的最小值。
[0118]
任一扇区，如果ti矩阵的v
hub
有效值大于等于3，则根据风速段与湍流强度的对应关系，得到目标风速段对应的插补湍流强度。
[0119]
在本技术的一实施例中，风速段与所述湍流强度的对应关系的表示方式包括：
[0120]
lnti＝klnv
hub
+m
[0121]
其中，ti为所述湍流强度，v
hub
为所述风速段的平均风速，k为斜率，m为截距。
[0122]
在本技术的一实施例中，插补湍流强度的表示方式包括：
[0123][0124]
其中，ti
′
为所述插补湍流强度，v
hyb
为所述风速段的平均风速，k为斜率，m为截距。
[0125]
示例性的，利用插补湍流强度的表示方式将ti为空的扇区(列)和风速(行)补齐，得到目标湍流矩阵。将经过上述方法输出的目标湍流矩阵保存为后缀为.txt的文本文件，则可导入cfd模式软件中进行综合计算。
[0126]
在本技术的一实施例中，参见图3、图4，图3是本技术的一示例性实施例示出的第一扇区的湍流矩阵校正示意图，图4是本技术的一示例性实施例示出的第二扇区的湍流矩阵校正示意图。通过图3、图4可知，通过目标湍流矩阵对多个初始风场、各所述初始风场的
风场分布进行校正，提高了数据准确性。
[0127]
由上述实施例可知，通过标准的方式生成目标湍流矩阵，既提高了目标湍流矩阵的生成速率，还避免了因人为经验填补数据带来的数据准确性不足的问题；另外，通过目标湍流矩阵对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，能够进一步提高风流模拟的准确性、减少目标风电场区域风能资源的不确定性。
[0128]
在本技术的一实施例中，还提供了一种风能资源模拟装置。图5是本技术的一示例性实施例示出的风能资源模拟装置的示意图，参见图5，该装置包括：
[0129]
数据获取模块501，用于获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；
[0130]
第一矩阵构建模块502，用于根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；
[0131]
第二矩阵构建模块503，用于根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；
[0132]
矩阵插补模块504，用于去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；
[0133]
模拟模块505，用于将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟.
[0134]
通过本技术实施例中的风能资源模拟装置，通过标准的方式生成目标湍流矩阵，既提高了目标湍流矩阵的生成速率，还避免了因人为经验填补数据带来的数据准确性不足的问题；另外，通过目标湍流矩阵对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，能够进一步提高风流模拟的准确性、减少目标风电场区域风能资源的不确定性。
[0135]
本技术中关于风能资源模拟装置的具体实施例可以参考上述风能资源模拟方法中所示示例，本示例中在此不再赘述。
[0136]
在本技术的一实施例中，还提供了一种用于实施上述风能资源模拟方法的电子设备。该电子设备包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为通过计算机程序执行上述的风能资源模拟方法
[0137]
参见图6，图6是本技术的一示例性实施例示出的电子设备的结构示意图。计算机系统600包括中央处理单元(central processing unit，cpu)601，其可以根据存储在只读存储器(read-only memory，rom)602中的程序或者从储存部分608升载到随机访问存储器(random access memory，ram)603中的程序而执行各种适当的动作和处理，例如执行上述实施例中所述的方法。在ram 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu 601、rom 602以及ram 603通过总线604彼此相连。输入/输出(input/output，i/o)接口605也连接至总线604。
[0138]
以下部件连接至i/o接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(cathode ray tube，crt)、液晶显示器(liquid crystal display，lcd)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的储存部分608；以及包括诸如lan(local area network，局域网)卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络
执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至i/o接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入储存部分608。
[0139]
特别地，根据本技术的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本技术的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的计算机程序。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)601执行时，执行本技术的系统中限定的各种功能。
[0140]
需要说明的是，本技术实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，eprom)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(compact disc read-only memory，cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本技术中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
[0141]
附图中的流程图和框图，图示了按照本技术各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0142]
描述于本技术实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
[0143]
本技术的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，计算机程序运行时执行上述的风能资源模拟方法。该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的，也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
[0144]
本技术的另一方面还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各个实施例中提供的风能资源模拟方法。
[0145]
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种风能资源模拟方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。2.根据权利要求1所述的风能资源模拟方法，其特征在于，将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，包括：将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块；获取所述目标风电场区域的地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，以及测风塔观测结果；根据所述地形数据、粗糙度数据、预设的绘图区域、预设的测风点和结果点，得到多个初始风场、各所述初始风场的风场分布；根据所述目标湍流矩阵，对所述多个初始风场、各所述初始风场的风场分布进行校正，得到多个目标风场、各所述目标风场的风场分布；根据所述多个目标风场、各所述目标风场的风场分布和所述测风塔观测结果，得到所述结果点处的风能参数，以实现对所述目标风电场区域的风能资源的数值模拟。3.根据权利要求1所述的风能资源模拟方法，其特征在于，根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，包括：根据所述风速数据，得到预设时间间隔内的平均风速数据；根据所述平均风速数据与所述平均风速偏差数据之间的比值，得到所述湍流强度。4.根据权利要求1所述的风能资源模拟方法，其特征在于，获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据之前，还包括：获取所述目标风电场区域内的风向数据；根据预设的风向划分差值，将所述风向数据中风向划分为所述多个风向扇区。5.根据权利要求1所述的风能资源模拟方法，其特征在于，去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵，包括：去除所述第一矩阵中小于预设的样本数量阈值的风速段和所述风速段对应的样本数量，得到第一保留数值；去除所述第二矩阵中小于所述样本数量阈值的风速段和所述风速段对应的湍流强度，得到第二保留数值；根据所述第一保留数值和所述第二保留数值，得到所述风速段与所述湍流强度的对应关系；若所述第二保留数值中的目标风速段的平均风速有效值小于预设的插补平均风速有
效值阈值，则将所述目标风速段的前一风速段对应的湍流强度插补为所述目标风速段的湍流强度，得到所述目标湍流矩阵；若所述目标风速段的平均风速有效值大于所述插补平均风速有效值阈值，则根据所述风速段与所述湍流强度的对应关系，得到所述目标风速段对应的插补湍流强度，并根据所述目标风速段和插补湍流强度对所述第二保留数值进行插补，以得到所述目标湍流矩阵。6.根据权利要求5所述的风能资源模拟方法，其特征在于，所述风速段与所述湍流强度的对应关系的表示方式包括：lnti＝klnv
hub
+m其中，ti为所述湍流强度，v
hub
为所述风速段的平均风速，k为斜率，m为截距。7.根据权利要求1所述的风能资源模拟方法，其特征在于，插补湍流强度的表示方式包括：其中，ti
′
为所述插补湍流强度，v
hub
为所述风速段的平均风速，k为斜率，m为截距。8.一种风能资源模拟装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取模块，用于获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；第一矩阵构建模块，用于根据预设的风速间隔，对各所述风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各所述风速段对应的样本数量，并根据所述多个风速段和所述样本数量，构建第一矩阵；第二矩阵构建模块，用于根据风速数据和所述平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据所述多个风速段和所述湍流强度，构建第二矩阵；矩阵插补模块，用于去除所述第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据所述保留数值对所述第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；模拟模块，用于将所述目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对所述目标风电场区域的风能资源进行数值模拟。9.一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包括存储的计算机程序，其中，所述计算机程序运行时执行所述权利要求1至7中任一项所述的风能资源模拟方法。10.一种电子设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为通过所述计算机程序执行所述权利要求1至7中任一项所述的风能资源模拟方法。

技术总结
本申请涉及计算机技术领域，提供了一种风能资源模拟方法、装置、设备及介质，方法包括：获取目标风电场区域内多个风向扇区的风速数据、平均风速偏差数据；对各风向扇区的风速数据进行划分，得到多个风速段以及各风速段对应的样本数量，并构建第一矩阵；根据风速数据和平均风速偏差数据，得到湍流强度，并根据多个风速段和湍流强度，构建第二矩阵；去除第一矩阵和第二矩阵中不满足预设阈值范围的值，得到保留数值，并根据保留数值对第二矩阵进行矩阵插补，得到目标湍流矩阵；将目标湍流矩阵传输至预先配置的风能资源评估模块，以对目标风电场区域的风能资源进行数值模拟，提高风流模拟的准确性、减少目标风电场区域风能资源的不确定性。定性。定性。


技术研发人员：刘静 柯学 唐劲 史晓璐 邹良杰 彭玮 陈孟泉
受保护的技术使用者：中国电建集团重庆工程有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/8/1