本發(fā)明涉及風(fēng)電，尤其是涉及一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不再滿足于僅在陸地上建立風(fēng)力發(fā)電站，而將目光投向了廣闊的海洋。風(fēng)電具有間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性。風(fēng)電場出力不穩(wěn)，給電網(wǎng)調(diào)度、調(diào)峰、安全等帶來一系列問題。發(fā)電功率預(yù)測主要在于提高海上風(fēng)電場發(fā)電效率，以及配合電網(wǎng)公司調(diào)度需求滿足電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展要求。

2、現(xiàn)有的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法通常僅采用k-means聚類方法進(jìn)行聚類處理，難以適應(yīng)復(fù)雜分布的海上風(fēng)電場數(shù)據(jù)，導(dǎo)致海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算精度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法通常僅采用k-means聚類方法進(jìn)行聚類處理，難以適應(yīng)復(fù)雜分布的海上風(fēng)電場數(shù)據(jù)，導(dǎo)致海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算精度較低的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，包括：

3、構(gòu)建包含若干個(gè)子風(fēng)力發(fā)電場的海上風(fēng)電發(fā)電場；

4、根據(jù)安裝在所述子風(fēng)力發(fā)電場上的風(fēng)速檢測裝置檢測得到所述子風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)速數(shù)據(jù)，采用風(fēng)速矩陣表示所述風(fēng)速數(shù)據(jù)；

5、采用奇異譜分析法對(duì)所述風(fēng)速矩陣中的風(fēng)速時(shí)間序列進(jìn)行降噪處理后，構(gòu)建得到風(fēng)速時(shí)間序列矩陣；

6、根據(jù)風(fēng)速檢測裝置所在的經(jīng)度、緯度和所述風(fēng)速時(shí)間序列中的元素構(gòu)成三維空間，其中將所述風(fēng)速時(shí)間序列中的各個(gè)元素作為所述三維空間中的一個(gè)散點(diǎn)，根據(jù)所有散點(diǎn)構(gòu)成散點(diǎn)圖；

7、采用dbscan聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理，得到所述散點(diǎn)圖的聚類數(shù)目，基于所述聚類數(shù)目采用k-means聚類算法確定每一散點(diǎn)簇的聚類中心；

8、基于所述每一聚類中心的經(jīng)度、緯度和風(fēng)速數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每一風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電功率，根據(jù)每一風(fēng)電發(fā)電場的功率計(jì)算得到海上風(fēng)電發(fā)電場的發(fā)電功率。

9、進(jìn)一步的，所述采用奇異譜分析法對(duì)所述風(fēng)速矩陣中的風(fēng)速時(shí)間序列進(jìn)行降噪處理后，構(gòu)建得到風(fēng)速時(shí)間序列矩陣，包括：

10、根據(jù)所述風(fēng)速矩陣構(gòu)建軌跡矩陣；

11、對(duì)所述軌跡矩陣進(jìn)行奇異值分解，得到若干個(gè)子軌跡矩陣；

12、將若干個(gè)子軌跡矩陣分為若干個(gè)不相關(guān)子矩陣；

13、通過對(duì)所述不相關(guān)子矩陣的反對(duì)角線均值化處理得到均值化風(fēng)速時(shí)間序列；

14、根據(jù)所述均值化風(fēng)速時(shí)間序列計(jì)算得到降噪后的風(fēng)速時(shí)間序列；

15、根據(jù)所述降噪后的風(fēng)速時(shí)間序列構(gòu)建風(fēng)速時(shí)間序列矩陣。

16、進(jìn)一步的，在采用dbscan聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理之前，還包括：

17、基于局部方向密度方法去除所述散點(diǎn)圖中的孤立點(diǎn)。

18、進(jìn)一步的，所述基于局部方向密度方法去除所述散點(diǎn)圖中的孤立點(diǎn)，包括：

19、定義所述散點(diǎn)圖中任意兩個(gè)點(diǎn)zn(i)、zn(j)與原點(diǎn)構(gòu)成的向量的夾角為φnnij；

20、將局部方向密度定義為：

21、

22、其中，為扇形范圍內(nèi)的散點(diǎn)，所述扇形范圍為以zn(i)為中心軸，以角度ψ為圓心角的扇形范圍；為散點(diǎn)個(gè)數(shù)，n為總散點(diǎn)個(gè)數(shù)；

23、在所述局部方向密度小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，將當(dāng)前散點(diǎn)判斷為孤立點(diǎn)。

24、進(jìn)一步的，所述采用dbscan聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理，得到所述散點(diǎn)圖的聚類數(shù)目，包括：

25、從所述散點(diǎn)圖中任意選取一個(gè)散點(diǎn)作為起點(diǎn)散點(diǎn)，若選取的散點(diǎn)為邊緣點(diǎn)，則重新選取起點(diǎn)散點(diǎn)；

26、根據(jù)所述起點(diǎn)散點(diǎn)設(shè)定散點(diǎn)密度條件；

27、根據(jù)所述散點(diǎn)圖中滿足所述散點(diǎn)密度條件的散點(diǎn)形成一個(gè)散點(diǎn)簇，得到每一起點(diǎn)散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的散點(diǎn)簇；

28、將所有散點(diǎn)簇的個(gè)數(shù)作為所述散點(diǎn)圖的聚類數(shù)目。

29、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述起點(diǎn)散點(diǎn)設(shè)定散點(diǎn)密度條件，包括：

30、根據(jù)所述起點(diǎn)散點(diǎn)設(shè)定所述起點(diǎn)散點(diǎn)的鄰域半徑，以及在所述鄰域半徑的范圍內(nèi)的散點(diǎn)個(gè)數(shù)閾值。

31、進(jìn)一步的，所述基于所述聚類數(shù)目采用k-means聚類算法確定每一散點(diǎn)簇的聚類中心，包括：

32、在所述散點(diǎn)圖中選取k個(gè)散點(diǎn)，將k個(gè)散點(diǎn)分別作為k個(gè)聚類的聚類中心；

33、計(jì)算散點(diǎn)圖中每一散點(diǎn)到聚類中心的歐式距離，根據(jù)所述歐式距離將每一散點(diǎn)分到距離最近的散點(diǎn)簇中；

34、根據(jù)每一散點(diǎn)簇內(nèi)散點(diǎn)的均值更新k個(gè)聚類的聚類中心，直至所述聚類中心不再發(fā)生變化。

35、本發(fā)明還提供了一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算裝置，包括：

36、海上風(fēng)電發(fā)電場構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建包含若干個(gè)子風(fēng)力發(fā)電場的海上風(fēng)電發(fā)電場；

37、風(fēng)速數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊，用于根據(jù)安裝在所述子風(fēng)力發(fā)電場上的風(fēng)速檢測裝置檢測得到所述子風(fēng)力發(fā)電場的風(fēng)速數(shù)據(jù)，采用風(fēng)速矩陣表示所述風(fēng)速數(shù)據(jù)；

38、風(fēng)速時(shí)間序列矩陣構(gòu)建模塊，用于采用奇異譜分析法對(duì)所述風(fēng)速矩陣中的風(fēng)速時(shí)間序列進(jìn)行降噪處理后，構(gòu)建得到風(fēng)速時(shí)間序列矩陣；

39、散點(diǎn)圖構(gòu)建模塊，用于根據(jù)風(fēng)速檢測裝置所在的經(jīng)度、緯度和所述風(fēng)速時(shí)間序列中的元素構(gòu)成三維空間，其中將所述風(fēng)速時(shí)間序列中的各個(gè)元素作為所述三維空間中的一個(gè)散點(diǎn)，根據(jù)所有散點(diǎn)構(gòu)成散點(diǎn)圖；

40、聚類中心確定模塊，用于采用dbscan聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理，得到所述散點(diǎn)圖的聚類數(shù)目，基于所述聚類數(shù)目采用k-means聚類算法確定每一散點(diǎn)簇的聚類中心；

41、發(fā)電功率計(jì)算模塊，用于基于所述每一聚類中心的經(jīng)度、緯度和風(fēng)速數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每一風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電功率，根據(jù)每一風(fēng)電發(fā)電場的功率計(jì)算得到海上風(fēng)電發(fā)電場的發(fā)電功率。

42、本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序；其中，在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行如上述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法。

43、本發(fā)明結(jié)合使用dbscan聚類算法和k-means聚類算法確定散點(diǎn)簇的聚類中心，能夠適應(yīng)風(fēng)電場數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，且能夠全面地理解風(fēng)電場在不同運(yùn)行狀態(tài)下的發(fā)電特性，從而能夠有效提高海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算精度。

44、進(jìn)一步的，本發(fā)明根據(jù)局部方向密度方法識(shí)別并去除散點(diǎn)圖中的離群點(diǎn)或噪聲數(shù)據(jù)，即孤立點(diǎn)，通過清除這些獨(dú)立點(diǎn)，能夠有效提高用于發(fā)電功率計(jì)算的數(shù)據(jù)集的質(zhì)量，從而能夠進(jìn)一步提高海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算精度。

技術(shù)特征：

1.一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，所述采用奇異譜分析法對(duì)所述風(fēng)速矩陣中的風(fēng)速時(shí)間序列進(jìn)行降噪處理后，構(gòu)建得到風(fēng)速時(shí)間序列矩陣，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，在采用dbscan聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理之前，還包括：

4.如權(quán)利要求3所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，所述基于局部方向密度方法去除所述散點(diǎn)圖中的孤立點(diǎn)，包括：

5.如權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，所述采用dbscan聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理，得到所述散點(diǎn)圖的聚類數(shù)目，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述起點(diǎn)散點(diǎn)設(shè)定散點(diǎn)密度條件，包括：

7.如權(quán)利要求5所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法，其特征在于，所述基于所述聚類數(shù)目采用k-means聚類算法確定每一散點(diǎn)簇的聚類中心，包括：

8.一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序；其中，在所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)，其中方法包括：構(gòu)建包含若干個(gè)子風(fēng)力發(fā)電場的海上風(fēng)電發(fā)電場并采集風(fēng)速數(shù)據(jù)；基于風(fēng)速數(shù)據(jù)構(gòu)成三維空間的散點(diǎn)圖；采用DBSCAN聚類算法將所述散點(diǎn)圖中的散點(diǎn)進(jìn)行聚類處理，得到所述散點(diǎn)圖的聚類數(shù)目，基于所述聚類數(shù)目采用K?means聚類算法確定每一散點(diǎn)簇的聚類中心；基于所述每一聚類中心的經(jīng)度、緯度和風(fēng)速數(shù)據(jù)，計(jì)算得到每一風(fēng)力發(fā)電場的發(fā)電功率。本發(fā)明結(jié)合使用DBSCAN聚類算法和K?means聚類算法確定散點(diǎn)簇的聚類中心，能適應(yīng)風(fēng)電場數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，且全面地理解風(fēng)電場在不同運(yùn)行狀態(tài)下的發(fā)電特性，從而能夠有效提高海上風(fēng)電場發(fā)電功率的計(jì)算精度。

技術(shù)研發(fā)人員：李力,林旭,劉洋,陸秋瑜,朱譽(yù),陳玥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21