一種高海拔山區(qū)模糊多準(zhǔn)則風(fēng)電場選址方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高海拔山區(qū)模糊多準(zhǔn)則風(fēng)電場選址方法，屬于風(fēng)電場宏觀選址【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括如下步驟：1）運(yùn)用層次分析法構(gòu)建遞階層次模型；2）借助地理信息系統(tǒng)平臺建立風(fēng)電場空間數(shù)據(jù)庫；3）采用模糊集理論度量風(fēng)電場適宜度；4）利用空間分析技術(shù)提取風(fēng)電場適宜范圍。本發(fā)明在高海拔山區(qū)風(fēng)電場的宏觀選址中具有實際的應(yīng)用價值，應(yīng)用前景較廣。
【專利說明】-種高海拔山區(qū)模糊多準(zhǔn)則風(fēng)電場選址方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電場宏觀選址【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于高海拔山區(qū)風(fēng)電場宏 觀選址的模糊多準(zhǔn)則結(jié)合地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源的日益匱乏與環(huán)境的急劇惡化，發(fā)展可再生能源已成為世界各國 (地區(qū)）重要的戰(zhàn)略決策。風(fēng)能作為一種清潔、可再生能源而備受重視。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利 用的主要形式，從已運(yùn)營的風(fēng)電工程獲悉，風(fēng)電場選址成功與否，對日后風(fēng)電場的發(fā)電量、 運(yùn)營管理、經(jīng)濟(jì)效益等都會產(chǎn)生很大影響。
[0003] 風(fēng)電場宏觀選址是指在一個較大的地域范圍內(nèi)，通過對氣象、地形、交通等因素測 評，遴選出風(fēng)能資源豐富且具開發(fā)價值的風(fēng)電場過程。它是一項連接風(fēng)能資源估算和風(fēng)電 場微觀選址的工作。風(fēng)電場宏觀選址的主要影響因素包括場址地形、建設(shè)條件等。陸地上 風(fēng)電場地形又大致分為平原和山地兩類。本發(fā)明針對山地的風(fēng)電場宏觀選址，顧及復(fù)雜地 形高差起伏度大等地理特征。有研究表明，在高海拔山區(qū)風(fēng)電場宏觀選址中，必須考慮地形 地貌因素的作用。
[0004] 通常，采用地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)解決風(fēng)電場宏觀選址問題。在地理信息系 統(tǒng)中，地理區(qū)域邊界可識別且精確確定。但在現(xiàn)實世界中，存在著大量沒有明確范圍的地物 邊界，且地理要素的影響在空間上也是連續(xù)的，因而單純采用精確的數(shù)學(xué)方法或空間分析 技術(shù)來處理具有模糊地理邊界的各種問題是不合適的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高海拔山區(qū)模糊 多準(zhǔn)則風(fēng)電場宏觀選址方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括以下步驟： (1) 運(yùn)用層次分析法構(gòu)建遞階層次模型； (2) 借助地理信息系統(tǒng)平臺建立風(fēng)電場空間數(shù)據(jù)庫； (3) 采用模糊集理論度量風(fēng)電場適宜度； (4) 利用空間分析技術(shù)提取風(fēng)電場適宜范圍； 所述的步驟（1)運(yùn)用層次分析法構(gòu)建遞階層次模型包括以下步驟： 1) 建立多準(zhǔn)則體系：研究高海拔山區(qū)風(fēng)能資源、地形地貌特征，獲取風(fēng)電場地質(zhì)災(zāi)害、 交通運(yùn)輸信息，結(jié)合已建風(fēng)電場工程的運(yùn)維狀況，遴選高海拔山區(qū)風(fēng)電場適宜性測評指標(biāo)， 并以此為準(zhǔn)則，建立以目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層的多準(zhǔn)則體系； 2) 構(gòu)造判斷矩陣：依據(jù)步驟1)建立的多準(zhǔn)則體系，采用九標(biāo)度法對同一層準(zhǔn)則進(jìn)行兩 兩比較，構(gòu)造判斷矩陣； 3) 檢驗判斷矩陣一致性：對步驟2)構(gòu)造的判斷矩陣，求其最大特征根，先計算一 致性指標(biāo)C7，公式為 式中，是判斷矩陣階數(shù)，

【權(quán)利要求】
1. 一種高海拔山區(qū)模糊多準(zhǔn)則風(fēng)電場選址方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 運(yùn)用層次分析法構(gòu)建遞階層次模型； (2) 借助地理信息系統(tǒng)平臺建立風(fēng)電場空間數(shù)據(jù)庫； (3) 采用模糊集理論度量風(fēng)電場適宜度； (4) 利用空間分析技術(shù)提取風(fēng)電場適宜范圍； 所述的步驟（1)運(yùn)用層次分析法構(gòu)建遞階層次模型包括以下步驟： 1) 建立多準(zhǔn)則體系：研究高海拔山區(qū)風(fēng)能資源、地形地貌的特征，獲取風(fēng)電場地質(zhì)災(zāi) 害、交通運(yùn)輸?shù)男畔?，結(jié)合已建風(fēng)電場工程的運(yùn)維狀況，遴選高海拔山區(qū)風(fēng)電場適宜性測評 指標(biāo)，并以此為準(zhǔn)則，建立以目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層的多準(zhǔn)則體系； 2) 構(gòu)造判斷矩陣：依據(jù)步驟1)建立的多準(zhǔn)則體系，采用九標(biāo)度法對同一層準(zhǔn)則進(jìn)行兩 兩比較，構(gòu)造判斷矩陣； 3) 檢驗判斷矩陣一致性：對步驟2)構(gòu)造的判斷矩陣，求其最大特征根，先計算一 致性指標(biāo)C7，公式為
式中，是判斷矩陣階數(shù)； 再計算隨機(jī)一致性比率伙，公式為
式中，是平均隨機(jī)一致性指標(biāo)； 若β?〈 0. 10,則判斷矩陣符合一致性條件；否則，回到步驟2)調(diào)整判斷矩陣，直到滿足 一致性為止； 4) 求解準(zhǔn)則權(quán)重：對步驟3)符合一致性條件的判斷矩陣，求其最大特征根所對應(yīng) 的特征向量，對其進(jìn)行歸一化處理，得到準(zhǔn)則權(quán)重#= ; 所述的步驟（2)借助地理信息系統(tǒng)平臺建立風(fēng)電場空間數(shù)據(jù)庫包括以下步驟： 1) 空間數(shù)據(jù)采集：收集和采集備選區(qū)域的地形、風(fēng)能、地質(zhì)、交通的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，按照 矢量、柵格兩種形式組織為圖層，利用投影變換工具，得到數(shù)學(xué)基礎(chǔ)一致的圖層； 2) 屬性數(shù)據(jù)錄入：收集并錄入屬性數(shù)據(jù)，賦予唯一標(biāo)識碼，利用數(shù)據(jù)庫鏈接工具，建立 地理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間的關(guān)系； 3) 矢量數(shù)據(jù)柵格化：按照步驟（1)建立的多準(zhǔn)則體系，提取符合要求的子準(zhǔn)則矢量數(shù) 據(jù)，柵格化為100 mX 100 m柵格要素圖層； 4) 柵格數(shù)據(jù)派生：按照步驟（1)建立的多準(zhǔn)則體系，利用地形分析工具，依子準(zhǔn)則從原 始柵格數(shù)據(jù)中派生出1〇〇 mX 100 m柵格要素圖層； 所述的步驟（3)采用模糊集理論度量風(fēng)電場適宜度包括以下步驟： 構(gòu)建隸屬函數(shù)：構(gòu)造/ar、/?i?ar和三種模糊集，分別用于描述正向準(zhǔn)則、逆向 準(zhǔn)則和中間型準(zhǔn)則對風(fēng)電場適宜度的影響； 其隸屬函數(shù)模型為
式中，/表示模糊集，/表示"關(guān)于"，+是并集符號是屬性值，σ為設(shè)定的模糊下限， r為設(shè)定的模糊上限，，為模糊隸屬函數(shù)交點，，=Q + r) /2 ; 2) 定義模糊界限表：綜合野外勘測調(diào)查、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析和相關(guān)研究成果，定義子準(zhǔn)則屬 性的模糊界限表； 3) 柵格數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：對柵格圖層屬性值進(jìn)行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理，分別采用最大、最小和 中心效果標(biāo)準(zhǔn)化處理正向、逆向和中間型準(zhǔn)則；其公式為
式中，&和分別是第i個柵格標(biāo)準(zhǔn)化前后像元值，和分別是所有柵格像元 中最大和最小值,?是所有柵格像元中最適宜值； 4) 計算子準(zhǔn)則模糊度：利用地理信息系統(tǒng)的空間分析技術(shù)，包括地形分析、緩沖區(qū)分 析、距離量算，對各子準(zhǔn)則選擇相應(yīng)的隸屬函數(shù)，計算模糊度； 所述的步驟（4)利用空間分析技術(shù)提取風(fēng)電場適宜范圍包括以下步驟： 1) 子準(zhǔn)則圖層疊加：運(yùn)用地理信息系統(tǒng)疊加分析功能，利用ArcGIS的Spatial Analyst 工具，顧及各準(zhǔn)則權(quán)重的不同，對子準(zhǔn)則圖層進(jìn)行柵格綜合運(yùn)算，實現(xiàn)風(fēng)電場適宜度綜合圖 像輸出，公式為
式中，《是子準(zhǔn)則個數(shù)，是疊加后柵格圖層第i個柵格像元值，4,.是第々個子準(zhǔn)則 圖層第i個柵格像元值，&是第々個子準(zhǔn)則圖層的權(quán)重； 2) 重分類：劃分適宜性等級，利用地理信息系統(tǒng)重分類工具，分級賦值并生成風(fēng)電場適 宜范圍分布圖； 3) 風(fēng)電場適宜范圍提?。航柚乩硇畔⑾到y(tǒng)平臺進(jìn)行要素提取，并矢量化風(fēng)電場適宜 邊界，生成符合風(fēng)電場建設(shè)要求的場址。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高海拔山區(qū)風(fēng)電場模糊多準(zhǔn)則選址方法，其特征在于所述遞 階層次結(jié)構(gòu)包括三個層次：最高層為目標(biāo)層，即高海拔山區(qū)風(fēng)電場選址（A);中間層為準(zhǔn)則 層，即指衡量目標(biāo)層的不同類因素的統(tǒng)稱，其中包括風(fēng)能資源（B1)、地形（B2)、地質(zhì)（B3)、 交通（B4);最底層為子準(zhǔn)則層，子準(zhǔn)則層是對準(zhǔn)則層的具體細(xì)化，不同準(zhǔn)則支配不同的子準(zhǔn) 則層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高海拔山區(qū)風(fēng)電場模糊多準(zhǔn)則選址方法，其特征在于所述的 正向準(zhǔn)則隸屬函數(shù)包括年平均風(fēng)速、風(fēng)功率密度、地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)距離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高海拔山區(qū)風(fēng)電場模糊多準(zhǔn)則選址方法，其特征在于所述的 逆向準(zhǔn)則隸屬函數(shù)包括起伏度、地質(zhì)穩(wěn)定區(qū)距離、國道、省道、縣鄉(xiāng)道路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高海拔山區(qū)風(fēng)電場模糊多準(zhǔn)則選址方法，其特征在于所述的 中間型準(zhǔn)則隸屬函數(shù)包括高程、坡度、地質(zhì)基本穩(wěn)定區(qū)距離、地質(zhì)較穩(wěn)定區(qū)距離。
【文檔編號】G06F17/50GK104050323SQ201410278206
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】王沖, 葛瑩, 肖勝昌, 趙慧慧, 楊林波, 聞平, 吳杰, 李云婷, 王華辰, 張 杰 申請人:中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計研究院有限公司, 河海大學(xué)