[发明专利]基于聚类分析的风电场微观选址方案评价方法

权利要求书

1.一种基于聚类分析的风电场微观选址方案评价方法，包括以下步骤：

Ⅰ、建立风电机组选型数据库；将风电市场现有的所有机型进行归纳并建立机组静态信息数据库，方便用户查看和对比不同机型的出力参数，以及计算发电性能；

Ⅱ、建立服役风电机组归一化特征参数库；服役风电机组归一化特征参数包括服役状态下风电机组的海拔特性、尾流特性以及迎风特性；

海拔特性：根据高分辨率地形数据及风电机组的机位经纬度坐标得到风电机组机位的绝对海拔高度，通过绝对海拔高度经归一化计算风电机组在风场内的归一化海拔；

尾流特性：假设在一定范围内的风电机组对当前位置的尾流影响是相同的，如有多台风电机组则直接叠加，继而逐风向的估计尾流影响；选取地球上的A、B两个风电机组的机位点坐标，根据A、B两点经纬度计算两点间的球面距离，即得到尾流特性；

迎风特性：通过测风塔数据计算风向分布和风向频率；通过预加载高分辨率地形数据，计算对应坐标的地形特征，地形特征包括地形坡度方位角、坐标在风向上的斜率以及曲率，从而计算风向的加速因子，对加速因子进行加权求和得到风电机组的迎风特性参数，并以风场为单位进行归一化处理；

Ⅲ、计算服役风电机组发电性能；服役风电机组的发电性能包括理论发电性能、实际发电性能和设计发电性能；

理论发电性能的计算方法为：从步骤Ⅰ建立的风电机组选型数据库中获取功率曲线及历史风速参数，通过插值法运算得到理论功率，理论功率与发电时间相乘获得理论发电量，将理论发电量与额定容量相除获得年理论利用小时，经归一化后得到归一化理论发电能力系数，即理论发电性能；

实际发电性能的计算方法为：从步骤Ⅰ建立的风电机组选型数据库中经时间序列分析后的风电机组历史功率，将历史功率与发电时间相乘得到实际发电量，再将实际发电量与额定容量相除获得年实际利用小时，经归一化后得到归一化实际发电能力系数，即实际发电性能；

设计发电性能是通过风电机组选型数据库中直接获取，再经归一化处理后得到的；

Ⅳ、计算相似样本；通过步骤Ⅲ中计算得出的三个参数与欧式距离算法结合，计算得到与待评价风电机组特征最相似的样本；

Ⅴ、聚类分析；在所有服役风电机组特征参数中选择一个或多个特征值作为聚类核心，然后把其余的待分特征值按距离最小准则分到各类中，初始分类完成后，重新计算各类中全部特征值的均值，进行下一次迭代，如此循环直至各类均值不发生改变；

Ⅵ、评价微观选址；根据服役风电机组归一化特征参数库与服役风电机组发电性能，利用随机森林算法得到待评价风电机组的理论发电性能；根据服役风电机组相似样本实际发电性能对比理论发电性能情况判断待评价风电机组微观选址合理性。

2.根据权利要求1所述的基于聚类分析的风电场微观选址方案评价方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中海拔特性归一化特征参数的计算方法为：

如公式①所示：

F_i1＝(dem_ij-min(dem_i))/(max(dem_i)-min(dem_i)) 公式①

其中，F_i1代表海拔特性归一化特征参数，dem_ij为风电机组绝对海拔高度，min(dem_i)为风电机组所在风场绝对海拔最小的风电机组海拔高度，max(dem_i)为风电机组所在风场绝对海拔最大的风电机组海拔高度。

3.根据权利要求1所述的基于聚类分析的风电场微观选址方案评价方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中尾流特性的计算方法为：

a、计算A、B两点的方位角；利用公式②：

其中，Aw为A坐标纬度、Bw为B坐标纬度，Aj为A坐标经度，Bj为B坐标经度；c为地心到A、B两点的夹角；

利用球面正弦公式计算方位角的sin值，如公式③所示：

其中，M为数学计算得出的方位角；

b、计算A、B两点间的距离；用反余弦函数求得c的度数，如公式④所示：

如公式⑤所示，将c的度数转换成弧度后，乘以地球半径R就得到了两点间的球面距离L_AB，即得到尾流特性。