平均有效风能密度估算的误差分析
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大气工程风速测量误差校正方法研究大气工程中,风速是一项重要的测量指标。
无论是风力发电、建筑设计还是天气预报,准确测量风速对于正确评估风能利用、优化工程设计和预测天气变化都起着至关重要的作用。
然而,在大气工程中进行风速测量时,由于各种因素的干扰,测量误差不可避免地会存在。
因此,研究和探索风速测量误差的校正方法,对于提高测量准确性具有重要意义。
首先,我们需要了解风速测量误差的产生原因。
在大气工程中,测风仪器的位置摆放和布置往往会受到限制,如建筑物遮挡、地形起伏等。
这些因素会导致局部风场的扰动,进而影响测量结果。
另外,测风仪器本身的误差也会对测量结果造成一定的影响。
这些误差可能来自于传感器的性能限制、仪器的校准不准确等。
因此,我们需要提出合适的校正方法来消除这些误差。
一种常用的校正方法是通过建立数学模型来对测量误差进行校正。
这个模型可以通过实测数据和统计分析得到。
首先,我们可以通过对比同一区域内多个测风点的测量结果,发现其中存在的规律和趋势。
然后,我们可以利用这些规律和趋势,建立一个数学模型来对整个区域的风速进行插值和校正。
通过这种方法,我们可以将单点风速测量误差转化为整个区域风速的误差,从而提高测量准确性。
除了数学模型,机器学习算法也可以用于风速测量误差的校正。
机器学习算法可以通过大量的训练数据,自动学习和拟合输入数据与输出结果之间的关系。
在风速测量中,我们可以利用历史风速和测量误差数据,训练一个机器学习模型来校正测量误差。
这样,当我们进行新的风速测量时,可以通过输入测量数据到模型中,得到校正后的结果。
此外,传感器技术的进步也为风速测量误差的校正提供了新的可能性。
现代传感器具备更高的分辨率和更低的误差,可以提供更准确的测量结果。
此外,针对特定的测量场景和需求,还可以使用多种传感器组合的方式,进行纠错和校正。
例如,可以使用多个测风仪器进行测量,并通过对比和分析它们之间的差异,来判断测量结果是否准确,并进行误差校正。
风向风速仪出现误差的原因分析风向风速仪是将风能的驱动力转化成电子信号,并转化成数字显示结果的一款测量仪器,目前,常见的风向风速仪主要是由传感器和主机组成,传感器用于感知风的变化,向主机传送相关信息,主机则进行信息的处理,输出结果。
采用风向风速仪测量风向风速,方便、快捷,便于携带,因此该仪器在各行各业中应用十分广泛。
不过在使用风向风速仪的过程中,也有部分用户反映风向风速仪会出现测量误差,这究竟是什么原因呢?下面就来简单分析一下。
一、安装错误由于风向风速仪属于现场使用仪器,使用时的环境条件与实验室相比相差较远。
由仪器的工作原理可知,进行校准前,风速传感器的转动轴与风向风速仪的连轴器需用软管连接,并且要求传感器的转动轴与仪器的转动轴严格同心,如果安装后,存在上下左右偏心,连轴器的转动力矩就不能全部传递给风速传感器的转动轴,容易形成转动不灵活,从而给测量结果带来误差。
因此,在安装时要反复调整其同心度,调好后再开始校准工作。
二、风速不稳定引起的误差由电路原理导致,如果在风向风速仪显示屏显示数据还不稳定时,就将数据记录下来,会给测量结果带来误差。
为克服此项误差影响,在风速值调好后,待校验器显示屏显示的数据稳定后再进行记录,稳定时间不少于2min o三、校准参数引起的误差同风速传感器有不同的风速方程,从而也就有不同的校准参数,用一个标准校准不同型号的风速传感器,对不同风速传感器进行参数修正。
在进行校准时应注意用风向风速仪的拨码盘输入相关的校准参数,并检查校准参数对应的校验器显示值是否正确,若显示值正确无误,才可以开展校准工作,否则会产生测量误差。
不同型号的仪器,可能引起风向风速仪出现误差的原因也不同,因此在使用操作的过程中,如果出现使用问题,可以及时联系专业人员处理,另外在使用中一定要严格按照要求操作,避免由此引起的误差以及可能出现的仪器故障°。
风力发电系统功率预测准确性评估风力发电系统功率预测准确性评估风力发电系统的功率预测准确性评估是确定系统性能和效率的关键步骤。
以下是根据步骤思考的文章:第一步:收集数据首先,我们需要收集风力发电系统的历史数据。
这些数据包括风速、风向、转速、功率等信息。
我们可以从风力发电机组的控制系统中获取这些数据,或者使用气象台提供的数据。
一般来说,我们需要至少一年的数据来进行准确性评估。
第二步:数据清洗和预处理在收集到的数据中,可能存在噪声、缺失值或异常值。
因此,我们需要对数据进行清洗和预处理。
这包括删除异常值、填补缺失值,并进行数据平滑处理,以减少随机噪声的影响。
第三步:特征选择在进行功率预测之前,我们需要选择最相关的特征来构建预测模型。
可能的特征包括风速、风向、温度等。
我们可以使用统计方法或机器学习算法来选择最相关的特征。
第四步:建立预测模型建立一个准确的预测模型是功率预测准确性评估的核心。
常用的方法包括基于物理模型的方法和基于统计学的方法。
基于物理模型的方法通过建立风能转换模型,考虑风力机组的设计参数来进行预测。
基于统计学的方法则根据历史数据来建立统计模型,如回归模型、时间序列模型等。
第五步:模型训练和评估在建立预测模型后,我们需要使用历史数据进行训练,并评估模型的性能。
我们可以将数据分为训练集和测试集,使用训练集来训练模型,然后使用测试集来评估模型的准确性。
评估指标包括均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)等。
第六步:模型优化和改进根据评估结果,我们可以对预测模型进行优化和改进。
这包括调整模型参数、改变特征选择方法、尝试不同的模型等。
通过不断优化和改进,我们可以提高功率预测模型的准确性。
第七步:实时预测和监控一旦建立了准确的预测模型,我们可以将其应用于实时功率预测和监控。
这可以帮助风力发电系统的运营人员及时监测系统性能,并做出相应的调整和优化。
综上所述,风力发电系统功率预测准确性评估是一个复杂的过程,需要收集数据、进行数据清洗和预处理、特征选择、建立预测模型、训练和评估模型、模型优化和改进以及实时预测和监控。
风电场功率预测系统的误差分析与改进策略简介:随着全球对可再生能源需求的不断增长,风电场的建设规模和数量也在迅猛增长。
然而,在风电场的运营过程中,准确预测风电机组的功率输出仍然是一个具有挑战性的任务。
功率预测的准确性直接影响风电厂的运行效率和能源利用率,因此对风电场功率预测系统进行误差分析和改进成为一项重要工作。
一、风电场功率预测误差分析1. 数据质量和采集:误差分析的第一步是对采集的数据进行质量评估。
风电场功率预测系统通常依赖于风速、风向、温度等气象数据,高质量的气象数据对于提高预测精度至关重要。
因此,对于数据采集设备的正确配置和维护是非常重要的。
2. 预测模型选择:常用的风电场功率预测模型包括统计模型、物理模型和混合模型。
统计模型通常基于历史数据进行预测,而物理模型则基于物理原理建立模型。
误差分析的过程中需要对于不同模型的适用性进行评估,确定最合适的预测模型。
3. 模型参数调整:在选择了适当的预测模型后,模型参数的选择对于预测准确性起着重要作用。
通过对历史数据的分析和模型训练,可以对模型参数进行调整。
4. 跨时段误差分析:一般来说,功率预测系统的误差在短期(几小时内)内较小,但随着时间的增长,误差会积累并逐渐增大。
因此,进行跨时段的误差分析,找出误差叠加的原因,并针对性地进行改进是必要的。
二、改进策略1. 数据处理和质量控制:通过数据处理和质量控制,提高风速、风向、温度等气象数据的准确性。
对于漂移现象,可以使用滤波、插值等方法进行数据的修正和补充。
2. 模型融合:建立一个强大的预测模型需要综合多种模型的优点。
通过模型融合的方法,将不同模型的预测结果进行综合,提高预测的准确性。
3. 参数优化:根据历史数据和预测结果,对模型参数进行优化,使得模型能够更好地适应不同的工况和环境条件。
可以通过遗传算法、粒子群算法等优化方法来搜索最优参数。
4. 引入机器学习算法:近年来,机器学习算法在功率预测领域取得了显著的进展。
风能工程概论小报告中国风能资源估算学号:姓名:学院:专业:联系方式:2014年 3 月 23 日中国风能资源估算小报告引言:通过对风能有关知识的学习,我们认识到风能是一种清洁可再生的能源。
从古至今,许多国家致力于开发利用风能,创造出了许多风力利用技术。
科学、准确地估算我国风能资源储量及其空间分布显得尤为重要。
那么,到底是怎么估算的?估算的结果又是如何呢?估算是否精准呢?为了解决心中的这些疑惑,我查阅了相关资料,也摘录了其中的一部分,完成了这篇小报告,与大家分享中国风能资源估算的相关知识。
一、风能的估算1、估算方法1.1、风能公式风能的大小实际就是气流流过的动能,因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能即风功率为:式中ρ——空气密度,v——风速,W——风功率,此即惯称的风能密度公式。
1.2平均风能密度和有效风能密度由于风速是一个随机性很大的量,必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况。
因此在一段时间内的平均风能密度,可以将风能密度公式对时间积分后平均,即即该时段的平均风功率密度,即习称的平均风能密度。
对于风能转换装臵而言,可利用的风能是在“起动风速”到“切出风速”之间的风速段,这个范围的风能即通称的“有效风能”,该风速范围内的平均风功率密度即“有效风功率密度”即习称的“有效风能密度”,其计算公式为:式中v1——起动风速,v2——切出风速P’(v)——有效风速范围内风速的条件概率分布密度函数,其关系为1.3风能空间分布的估算根据风的气候特点,过短的观测资料不能准确反映该地的风况,必须有足够长时间的观测资料才有较好的代表性。
一般来说,需要有5~10年的观测资料才能较客观的反映该地的真状况。
为此,必须进行数量庞大的资料收集和计算。
根据我们实际大量计算结果检验表明,在计算风能时可以选取10年风速资料中年平均风速最大、最小和中间的3个年份为代表年份,分别计算该3个年份的风能然后加以平均,其结果与长年平均值十分接近。
风电场开发前期风能资源评估准确性的影响因素分析与对策探讨摘要近年来随着风电建设脚步的加快和风电主机设备技术的更新换代,以后的风电场开发方向,要大步朝着三北弃风限电缓解地区,中东部和南方风能资源欠发达的地区迈进。
在刚开始的风电场前期开发阶段,要对风电场开发的可行性进行研究。
其中,风能资源评估的准确性是风电场开发可行性的重要参考依据,同时也是宏观选址、容量规划、微观选址、电网接入的基础性工作,能够很明显地体现出风电场的经济收益以及抗风险程度。
对风电场可行性研究阶段风能资源估算准确性的影响因素很多,这就要求专业设计人员要对资源的实际状况有一个全面的掌握,防止出现误差,尽可能地让风电场电量的估算准确一些,这样就能够给项目决策创造充分的数据支撑。
关键词风电场;风能资源准确性;影响因素;对策1 影响风电场风能资源评估准确性的因素1.1 风资源代表性在风电场开发的最前期,要规划和设立一定数量的有代表性的测风塔,然后在风电场规划区域内收集风能资源数据,并要进行一年以上的观测工作,最后采用观测到的测风数据,根据国家相关规程规范进行分析和代表年订正,用订正后数据作为输入条件来对平均发电量进行估算[1]。
而导致风能资源数据没有代表性的因素包括:测风塔的选位没有代表性,所处的方位对拟建风机位代表性不足,同时测风塔在复杂地区的规划没有充分考虑地形影响,造成测风数据无法体现出整片地区的风能资源的实际情况。
测风根据长系列年变化一般分为三种情况,分别为平风年、大风年、小风年,尽管测风数据要与所在地区的气象数据进行比较,不过气象站都基本建设在城镇周边,随着城镇扩张速度的加快,气象站受周边环境影响越来越大,和风电场距离一般较远,相关性和代表性均较差。
因为所采用的测量设备维护不到位,导致所获取的测量数据与实际情况存在明显的误差,测风数据没有代表性。
因为风电场需要能够持续运行至少20年,要是风电场风能资源没有代表性的话,不是过大就是过小,那么就会导致在对风电场进行运算的时候,发电量估算不是过高就是过低,这样一来就加大了风电场投资风险,从而造成风电项目决策出现问题。
随着我国风电装机容量的快速增长,部分新建风电场发电量等效满发小时数与设计预期值相差甚远,已逐渐影响了风电场开发商的投资信心,给风电行业的发展带来了很大的隐患。
分析原因,一方面是受到弃风限电的影响,据统计2013年全国“弃风”损失发电量达16.2TWh ;另外一方面受到项目前期风能资源评估不确定度的影响,在这种状况下为了防范该类型的风险,可引入建立在风电场发电量后评价上的风能资源评估不确定度分析工作。
风电场风能资源评估的不确定度是贯穿整个项目,不可避免的。
由于在风能资源评估的过程中,无法避免在各个环节存在误差,最后计算得到的发电量同实际情况存在差异,对预测发电量的正确性和准确性进行量化,分析各种因素对风能资源评估的影响程度,是非常有必要的。
因此只有尽量去理解和量化这种不确定度,才能减少风电场投资风险,为风力发电项目的投资决策提供科学依据。
概率统计原理风能资源不确定度评估本身也是不确定的,难以量化,它是受多个独立因素影响的函数,需要大量的统计数据支持。
因此可从统计学角度着手,对风电场风能资源评估的不确定度进行分析。
在风能资源评估与微观选址领域,风电场的年平均风速或年发电量是很重要的指标,如果在估算过程中不对其不确定度进行量化,那么评估的结果是意义不大的,因为无法判别结果的准确性,也无法判别结果在多大程度上是可信的,这样的结果对风电场投资者来说是没有说服力的。
从统计学来说,风能资源评估的平均风速和发电量可认为是遵循高斯分布的变量,其概率密度函数如式(1)所示: f x 21exp 2x x 223311rvv n =--+-]b ]]g g l g :D(1)式中,常数μ,σ分别为随机变量的期望值和标准差。
高斯分布也称为正态分布,是最常见的概率分布,很多随机现象都遵循高斯分布。
图1为不同参数下的高斯分布概率密度分布曲线。
当μ=0时,称为标准正态分布。
超越概率是指目标值超出给定值的概率。
超越概率一般用高斯分布的累积函数F(x)表示,如式(2):F X erf X 121122v n =-+-]d g n <F (2)对于风电场发电量评估来说,式中μ为估算的年均发电量,σ为年均发电量的总不确定度,即标准偏差。