本發(fā)明涉及大氣科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)資源精細(xì)化評估是風(fēng)能高效、可持續(xù)開發(fā)利用的首要任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。目前，待開發(fā)的大規(guī)模風(fēng)電基地往往分布在偏遠(yuǎn)或復(fù)雜地形環(huán)境中，需通過數(shù)值模擬方法模擬出整個(gè)風(fēng)場在不同地形和氣象條件下的連續(xù)變化情況，從而獲取全面的風(fēng)資源信息。受下墊面復(fù)雜、模式系統(tǒng)的復(fù)雜性等因素影響，數(shù)值模擬方法得到的風(fēng)速、風(fēng)向與觀測值存在一定的偏差。因此，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)對數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正十分必要。

2、傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)訂正方法主要是通過構(gòu)造多種特征或添加新的特征來提高訂正效果，未考慮將物理規(guī)律與機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)合，在物理規(guī)律的約束下有望獲得具有更強(qiáng)泛化能力的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

3、基于此，本發(fā)明旨在將物理規(guī)律與機(jī)器學(xué)習(xí)模型相結(jié)合，構(gòu)建一種耦合風(fēng)速垂直分布規(guī)律的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正模型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，獲得泛化能力更強(qiáng)、模擬精度更高的風(fēng)資源評估結(jié)果，并提供一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法及裝置。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：第一方面，本發(fā)明提供了一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，該方法步驟如下：

3、(1)獲取氣象和地形的模擬數(shù)據(jù)以及測風(fēng)數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)集；

4、(2)基于數(shù)據(jù)集中每個(gè)測風(fēng)數(shù)據(jù)的時(shí)序信息擬合獲得理論垂直風(fēng)廓線；

5、(3)構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)的風(fēng)速訂正模型；模型的輸入數(shù)據(jù)為模擬數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)為測風(fēng)數(shù)據(jù)；

6、(4)機(jī)器學(xué)習(xí)模型耦合垂直風(fēng)廓線分布規(guī)律，基于理論垂直風(fēng)廓線對風(fēng)速訂正模型輸出結(jié)果進(jìn)行判定，對模型優(yōu)化訓(xùn)練，使得訓(xùn)練得到的模型輸出更加符合理論垂直風(fēng)廓線的物理規(guī)律；基于優(yōu)化后的風(fēng)速訂正模型對風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測。

7、進(jìn)一步地，步驟(1)中，模擬數(shù)據(jù)通過wrf模式獲得；測風(fēng)數(shù)據(jù)包括不同垂直高度測量點(diǎn)的風(fēng)速和風(fēng)向。

8、進(jìn)一步地，步驟(1)中，通過滑動(dòng)窗口技術(shù)獲得數(shù)據(jù)集中模擬數(shù)據(jù)及其對應(yīng)測風(fēng)數(shù)據(jù)包含時(shí)序信息的時(shí)間序列樣本。

9、進(jìn)一步地，步驟(2)中，理論垂直風(fēng)廓線通過對不同垂直高度每個(gè)測量點(diǎn)的測風(fēng)數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的時(shí)長為24h的時(shí)序信息求平均擬合獲得。

10、進(jìn)一步地，步驟(4)中，在步驟(4)模型訓(xùn)練中，若輸出結(jié)果與理論垂直風(fēng)廓線偏差小于閾值，則認(rèn)為訓(xùn)練得到的模型符合物理規(guī)律，進(jìn)行多次訓(xùn)練后，保存最符合風(fēng)速垂直分布規(guī)律的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

11、進(jìn)一步地，風(fēng)廓線的的物理規(guī)律表示為一段時(shí)間內(nèi)同一測風(fēng)塔不同高度的平均風(fēng)速和高度之間滿足指數(shù)函數(shù)的分布規(guī)律。

12、第二方面，本發(fā)明還提供了一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正裝置，包括存儲器和一個(gè)或多個(gè)處理器，所述存儲器中存儲有可執(zhí)行代碼，所述處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法。

13、第三方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有程序，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法。

14、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法。

15、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將風(fēng)速滿足的垂直風(fēng)廓線分布規(guī)律耦合進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，提高了風(fēng)速訂正的效果，獲得了具有更好泛化能力的風(fēng)速訂正模型，用于風(fēng)速預(yù)測。

技術(shù)特征：

1.一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，其特征在于，該方法步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，其特征在于，步驟(1)中，模擬數(shù)據(jù)通過wrf模式獲得；測風(fēng)數(shù)據(jù)包括不同垂直高度測量點(diǎn)的風(fēng)速和風(fēng)向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，其特征在于，步驟(1)中，通過滑動(dòng)窗口技術(shù)獲得數(shù)據(jù)集中模擬數(shù)據(jù)及其對應(yīng)測風(fēng)數(shù)據(jù)包含時(shí)序信息的時(shí)間序列樣本。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，其特征在于，步驟(2)中，理論垂直風(fēng)廓線通過對不同垂直高度每個(gè)測量點(diǎn)的測風(fēng)數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的時(shí)長為24h的時(shí)序信息求平均擬合獲得。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，其特征在于，步驟(4)中，在步驟(4)模型訓(xùn)練中，若輸出結(jié)果與理論垂直風(fēng)廓線偏差小于閾值，則認(rèn)為訓(xùn)練得到的模型符合物理規(guī)律，進(jìn)行多次訓(xùn)練后，保存最符合風(fēng)速垂直分布規(guī)律的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法，其特征在于，風(fēng)廓線的的物理規(guī)律表示為一段時(shí)間內(nèi)同一測風(fēng)塔不同高度的平均風(fēng)速和高度之間滿足指數(shù)函數(shù)的分布規(guī)律。

7.一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正裝置，包括存儲器和一個(gè)或多個(gè)處理器，所述存儲器中存儲有可執(zhí)行代碼，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有程序，其特征在于，所述程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法。

9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種耦合垂直風(fēng)廓線的機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法及裝置。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正方法和垂直外推風(fēng)速訂正方法，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的耦合訂正。此耦合訂正方法的原理在于在每一輪機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練完成后，在驗(yàn)證集中選擇更加符合風(fēng)速垂直分布規(guī)律的模型，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與物理知識的結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)器學(xué)習(xí)風(fēng)速訂正模型的泛化能力。本發(fā)明將風(fēng)速滿足的垂直風(fēng)廓線分布規(guī)律耦合進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，提高了風(fēng)速訂正的效果，獲得了具有更好泛化能力的風(fēng)速訂正模型，用于風(fēng)速預(yù)測。

技術(shù)研發(fā)人員：王強(qiáng),許飛燕,張流杰,杜昕昊,葉時(shí)彤,羅坤,樊建人
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21