2013.4.16weibullcalculation.ppt
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1、风速的统计特性威布尔分布,华北电力大学 刘永前、韩爽 2013.4.16,Contents,1、威布尔分布的意义,1、威布尔分布的意义,风能资源评估所需数据的特点: 数据量大 时间长,如何描述和评估风资源?,风的特点: 随机性,拟合风速的频率分布,难以比较,缺少代表性,年度风速频率分布曲线最具有长期代表性,1、威布尔分布的意义,目前最符合风速统计特性的线形 参数少(k和c) 求解简便,可用于拟合风速分布的线形,瑞利分布,威布尔分布,对数正态分布,1、威布尔分布的意义,用两参数的分布函数描绘大量的、离散的风数据的统计规律性; 用k和c表征风速的分布特性,易于比较和评估。,2、威布尔分布的原理,威
2、布尔(Weibull)分布的概率密度函数表达式为: 其中,k形状参数; c尺度参数。,2、威布尔分布的原理,参数变化对线形的影响 形状参数k控制分布曲线的宽度: 当01时,单峰曲线,峰值随着k的增大而增高,曲线越窄; 当k=1时,分布呈指数型; 当k=2时,分布为瑞利分布; 当k=3.5时,分布接近正态分布。 根据大量的观测,中国地区k值通常在1.0-2.6之间。,2、威布尔分布的原理,2、威布尔分布的原理,参数变化对线形的影响 尺度参数c控制平均风速的分布: 随着尺度参数c的增大,曲线峰值降低,线形扁平。,c=0.5,c=1,c=3,3、参数估计的方法,参数估计方法,根据不同的风速统计资料选
3、择 参数估计方法,3、参数估计的方法,(1)最小二乘法 需要完整的风速观测资料; 大量统计工作; 用累积分布函数拟合威布尔分布曲线。,3、参数估计的方法,(1)最小二乘法,3、参数估计的方法,(1)最小二乘法,3、参数估计的方法,(2)平均风速和标准差估计法 需完整测风资料; 大量统计工作;,3、参数估计的方法,(2)平均风速和标准差估计法,3、参数估计的方法,(2)平均风速和标准差估计法,3、参数估计的方法,(3)平均风速和最大风速估计法 无需完整风数据; 从常规气象资料获取平均风速和最大风速。,3、参数估计的方法,(3)平均风速和最大风速估计法,4、练习,根据实际测风数据(EXCEL文件),使用常用的三种威布尔参数计算方法,分别计算不同高度的威布尔参数,并比较各种方法的计算精度。 1、直观观察拟合精度; 2、用拟合出的3种概率分布与实测风数据的分布频率进行相关性分析。,5、总结,1、双参数Weibull分布是一种形式简单且拟合效果较好的模型;给定参数k和c,风速分布形式即确定; 2、便于风能资源的评估和比较,在风电场设计过程中得到广泛的应用; 3、常用的有三种威布尔参数估计方法: 最小二乘法误差最大,平均风速和标准差估计法最好; 最大风速法随机性较大,精度波动最大。,
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