基于深度强化学习调控的非平稳风速模拟

提出一种深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和广义S变换(generalized stransform,GST)的新型混合模拟方法(DDPG-GST).首先,采用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)技术将原始数据分解为非平稳脉动风速分量与趋势分量,运用GST提取出非平稳脉动风速分量的时频特征,构建广义S变换时频功率谱矩阵;然后,对矩阵进行Cholesky分解,得到非平稳脉动风速模拟值;接着,将非平稳脉动风速模拟值载入DDPG网络进行调控,进而生成最优模拟值;最后,将非平稳脉动风速的模拟值与趋势分量叠加得到总风速时程模拟值.结果表明:与GST模拟方法相比,DDPG-GST方法的模拟值可以精准保留时域内非平稳脉动风速的能量特征,由DDPG-GST得到的GST系数幅值在时频域内的能量分布更接近目标值;同时,DDPG-GST方法的平均功率谱值更接近目标值.基于深度强化学习调控的非平稳风速模拟是一种高精度数据驱动模拟方法.

分割多目标风险分析框架下不同风速模拟方法对电力系统可靠性评估的影响

比较不同风速模拟方法对可靠性评估的影响,为风速模拟方法的选择提供依据。首先,根据实测风速数据研究了风速的季节特性、日特性、自相关性等宏观特性,分析并比较了实测风速法、实测风速均值法、概率抽样法、多状态等效法和时间序列模拟法在模拟风速宏观特性上的差异。然后,针对无条件期望可靠性指标的不足,提出了充裕度评估中条件可靠性指标体系,并给出了分割多目标风险分析框架下基于蒙特卡洛方法的电力系统充裕度评估过程。最后,对加入风电的IEEE-RTS测试系统进行了可靠性评估。算例结果表明:时间序列模型计算出的无条件及条件可靠性指标与实测风速法相比差别较小;概率抽样法计算出的系统状态指标呈高频率、低持续时间的特点;风速均值法计算出的健康状态条件概率偏大,而临界状态和风险状态的条件概率偏小,且健康状态呈现明显的低频率、长持续时间的特点。

桅杆结构脉动风速模拟与风荷载计算

介绍了风的基本特性、风速模拟的谐波叠加法原理,引入快速傅里叶FFT改进的谐波叠加法.采用改进后的谐波叠加法模拟桅杆结构沿杆身高度不同位置处的多维风速时程,根据风速、风压间的关系将其转化为结构分析所需的风荷载时程.并与相同条件下谐波叠加法模拟风速时程的过程进行了对比,结果表明两种方法的模拟功率谱与目标功率谱均比较吻合,但改进后的谐波叠加法运算效率明显高于谐波叠加法.

应用于全球变化研究的区域风速模拟

风速的模拟在全球变化的定量化研究中是很重要的。本研究采用蒙特卡洛法模拟一组两参数韦伯分布函数 ,生成逐日平均风速。其中采用了由容易获得的风速统计资料 (月平均风速和最大风速 )来估计韦伯参数的简便方法。

基于演化相位谱的脉动风速模拟

基于理性分析,提出了一种演化相位谱模型,并由此发展了脉动风速模拟方法。根据湍流中不同频率涡旋的特征速度,提出了相位演化速度这一概念,进而说明具体的风速时程可由所有初始相位为零的涡旋经过时间Te演化而来。通过对实测脉动风速Te值的识别和统计,给出了Te的概率分布。据此,可以得到演化相位谱的样本,结合Fourier幅值谱,应用逆Fourier变换便可进行脉动风速模拟。所建立的演化相位谱模型是对Fourier相位谱的一种理性描述,可用于各种结构抗风计算及可靠度分析的风荷载模拟当中。

基于AVR单片机的风速模拟器的设计

根据风速风向传感器的原理,结合带编码器的无刷电机,以AVR单片机为核心控制器,设计了可以模拟测试多种风速风向传感器风速数据准确性的风速模拟器。实验结果证明,基于AVR单片机的风速模拟器达到设计要求,体积小、功耗低且可靠性高,可以准确地模拟测试风速数据。

水平降尺度方法对WRF风电场参数化方案风速模拟精度提升的研究

为了研究水平降尺度方法对于与中尺度天气预报模型WRF相耦合的风电场参数化模型模拟风电场内部风速的提升效果,以我国某大型海上风电场为研究对象,分别采用不同的水平分辨率进行48 h模拟实验,并利用单台风机的SCADA观测数据对水平降尺度方法降低模拟误差的效果进行验证分析。研究结果表明:水平降尺度方法对于风电场内部风速模拟准确度具有良好的提升效果,且在下风向风机处的效果更为明显,但在风电场上风向第一排风机处的效果可忽略;在风电场下风向最后一排风机处,水平分辨率由12 km降尺度至1 km可使风速模拟误差减小20%以上。另外,相比于位于风电场两侧边缘的风机,水平降尺度方法对于位于中间的风机风速模拟精度提升效果更好。该实验成果可为将WRF+WFP模型应用于实际风电场的功率预测提供理论基础。

一种风速模拟仪器的研制

各种测风传感器在出厂前,都要根据标准在测量范围内进行风速参数测试,以检验是否超差。通常采用模拟风速,然后将传感器的实测值和模拟值进行比对的方法。如何获得模拟风速,并能将模拟值与实际值比对,则是各种测风传感器风速试验所面临的关键问题。现根据螺旋桨式测风传感器每一定值风速对应风速轴一固定转速值的自身特点,设计研发了一种风速模拟仪器。该仪器是专为螺旋桨式测风传感器的风速测试检验所研制开发的一种装置。在做测试检验时,能够模拟风速和测得实际风速值,并能够实时显示。该仪器为智能化仪器,提高了检测效率,使风速测试检验具有实效性,比对性。且结构简洁、造价低、实用性强。

基于CEEMD-SE-MM的中长期风速模拟方法

高精度的风速模型对风资源的开发与利用具有重要意义。提出一种基于完全集合经验模态分解-样本熵-马尔可夫模型(CEEMD-SE-MM)的中长期风速模拟方法。利用CEEMD法对风速序列进行特征提取,将风速序列分解成一组固有模态函数和残差;以SE为特征归类固有模态函数合成新模态分量;基于MM对新模态分量片段进行谱聚类;拟合波动片段时长并整合聚类结果得到双层多轨风速模型;在考虑各新模态分量之间相关性的前提下采用双层抽样完成风速模拟。与马尔可夫链蒙特卡洛和改进马尔可夫链蒙特卡洛的结果对比表明,所提风速模型及模拟方法较好地保持了原始风速序列的时序特性和概率特性,且具有更高的精度。

基于WRF模式的不同地形条件下风速模拟研究

以广东省两个风电场为例,通过研究WRF模式在平原和山地地形下的网格划分及嵌套方案,分别建立适用于不同地形的风速模拟模型,对两风电场进行一个完整年的风速模拟分析结果表明,基于WRF模式的风速模拟模型在不同地形条件下均具有较高的精度,且平原的模拟效果优于山地。

室内风速模拟的一种数值方法

在风力发电技术的研究中,进行室内试验是最有效率的方法,这样就必须模拟实际风场的风,而自然风具有不确定性,难于精准的构造模型.运用非平稳随机过程的方法,建立基于观测数据的非平稳随机过程的数学模型,运用这个模型和康平风场实际观测数据,进行了风速样本模拟.结果表明,采用本方法只需利用少量的风速观测数据就可以很好的模拟自然风.

激光雷达风速模拟系统设计

多普勒测风激光雷达是大气风场探测的重要手段;在实际搭建测量大气的多普勒测风激光雷达前,为对系统进行定标,以光纤Mach-Zehnder干涉仪作为鉴频器,设计并建立了风速模拟探测激光雷达的自校正式实验系统,创新地采用可控转速机械转轮产生的线速度引起激光多普勒频移的方法模拟大气风场;利用种子激光器调节波长实现了系统输出强度变化,绘制光纤M-Z干涉仪透过率曲线,反推了光程差精确值;通过对模拟风场装置转轮侧面散射光经过光纤M-Z干涉仪后的能量进行探测,测得±20m/s范围内不同转速下的模拟风速值;通过实验结果分析验证了风速模拟探测激光雷达的自校正式系统的设计理论及方法的可行性。

自回归法大跨度空间结构风速模拟

根据自回归法,编制了模拟空间点风速时程的计算程序,并以沈阳北站无站台柱雨棚大跨度空间结构进行实际工程的分析,计算所得风速时程曲线进行统计分析,结果与目标功率谱比较吻合,表明可利用该方法对大跨空间结构的风速时程进行模拟。

基于DEM的大尺度季风风速空间分布模拟研究

起伏地形条件下的风速空间变化受多种地形因素的影响,以往利用DEM对风速空间分布的模拟一般是在内插基础上进行高程订正,不能反映迎风坡和背风坡的风速差别。利用山东日照1∶5万DEM数据,借助研究区及周边6个气象台站1970—2000年的冬季月平均风速资料,在确定冬季主风向的前提下,利用ARC/INFO软件,综合考虑海拔高度、坡度、坡向和坡位等地形要素对风速的影响,通过编写AML程序,实现了起伏地形条件下风速空间分布的模拟,其结果更接近实测风场,为日照市茶树适生环境评价提供重要的冬季风空间分布基础资料。

浙江省近海QuickSCAT风场资料同化模拟风速效果垂直变化

为了提高风速模拟预报的准确性,利用中尺度区域模式（weather and research forecasting model,WRF）,同化QuickSCAT风场资料,模拟浙江省近海风场。与实测值对比后发现同化后模拟效果得到提升,特别是在四、七月份得到了显著的提升。在300~2 000 m不同高度同化模拟与未同化模拟结果对比中发现,1、4、7月份大部分区域同化模拟风速小于未同化风速,有利于提高模拟效果;同化后对初始场的优化会被模式约束向上传递,优化更高高度的模拟结果,但这种传递有其极限,效果随高度增加逐渐稳定甚至减小。而10月份由于台风和南退副高的影响,同化模拟风速大于未同化模拟,大部区域两者间的差异会随高度增加而增加。

线性滚动极值处理方法对数值模拟风速的订正研究

为了进一步提高WRF模式对风速预报的准确性,以我国某风电场01#测风塔2007年5月和11月的数据为例,通过线性回归方法并结合滚动和极值处理技术,对WRF模式模拟风速进行了订正。结果表明,直接使用线性回归方法对于模拟风速的订正无明显效果;采用滚动技术的线性回归订正效果与步长有关,与线性回归订正相比总体上有较大改进,其中3 h步长改进更明显;相同步长,线性滚动极值处理订正较线性滚动订正相比有进一步改进,其中1 h步长线性滚动极值处理效果最优,如5月和11月订正前模拟风速的相对均方根误差(rRMSE)分别为29.274%、33.583%,订正后下降为14.714%、14.493%。订正后精度明显提高,更接近实况风速,线性滚动极值处理订正方法能够较好订正模式模拟风速,有效提高风速预报准确率。

基于小波方法的空间风速场模拟

为克服随时间变化模型基于适应过滤器和窗口估计方法中窗口长度不宜过大,产生的短时时间序列模拟准确性不够高的缺点,应用小波分解方法,结合线性滤波器法的向量过程自回归(AR)模型,给出了模拟空间脉动风场的一种新方法.该方法对于AR模型自回归系数在空间上进行小波扩展,采用最小二乘法来估计AR模型的自回归系数,并给出了该方法模拟空间风速场的实现步骤.将该方法应用于一空间结构的风速场模拟,并给出了模拟结果与目标值的对比,以及与向量过程AR模型模拟结果的对比,结果证实该方法可以减少风速时程分析在频域上的信息损失,对短时时间序列模拟具有较高的准确性,并具有较高的计算效率.

吉林地区近地层风速WRF模拟敏感性研究

基于气象站观测资料,采用中尺度模式WRF,有效评估了NECP-FNL与ERA-interim两种输入资料和YSU、MYJ、QNSE、MYNN2.5四种边界层参数化方案以及GTOPO和SRTM3两种地形数据对于近地层风速模拟的影响,研究了吉林地区近地层风速WRF模拟的敏感性,以优化模拟配置方案。结果表明,ERA-interim资料、YSU参数化方案对于近地面风速具有更优的模拟效果,SRTM3地形数据对于吉林地区下垫面地形具有更好的描述效果且更优的风速模拟精确度,同时表明该配置方案为吉林地区风能评估的最优WRF模拟方案。

大跨度弦支穹顶结构风速时程模拟研究

随着大跨度空间结构的发展,风荷载对其结构的影响越来越不容被忽视。目前,国内针对这方面的研究才刚刚起步,对弦支穹顶结构的研究更是甚少。在结构的风振响应分析中,基于数值模拟方法得到的风速时程曲线被越来越多的运用。利用线性滤波器中的自回归AR模型,通过VC与Matlab的混合编程以及自行编制的Romberg积分程序,对大跨度弦支穹顶结构进行了高效快速的风速模拟,并以奥运羽毛球馆为例证明了其正确性。为后面对弦支穹顶结构的风振响应分析奠定了基础。

高耸结构风速时程的BP神经网络模拟

风荷载是高耸结构设计的主要荷载之一,而且风振时域分析可以更全面地了解高耸结构风振响应特性,更直观地反映高耸结构风致振动控制的有效性。因此,运用人工神经网络的特点,在Matlab平台下,采用BP神经网络对风速时程的人工模拟进行探索和研究,根据自回归(AR)线性滤波器理论,建立起风速时程模拟的BP网络模型。在Mat lab神经网络工具箱的环境下,实现风速时程神经网络模型的训练以及测试。