本技术涉及风力发电，具体涉及一种山地风电场机组布置区域的确定方法及装置。
背景技术：
1、在风电项目规划和设计中，如何高效以及准确的确定适合风电机组机位布置的区域是风电项目的技术关键，因为机位布置区域的识别、机位的选取将直接影响项目的建设投资、运行期的发电及经济收益情况。关于规划阶段风电选址、设计阶段机位布置等，常规方式主要采用卫星图像和autocad软件，依靠工程师项目经验，肉眼对地形图识别，大大降低了工作效率，增加了机位选址的不确定性和风险性。
2、考虑到山地区域风能资源较好的区域主要分布在山体顶部区域，山地风电场实际建设中机位布置主要沿山顶的山脊线区域进行集中布置。在现有技术中，山地风电场机位可布置区域的识别、选取，还可以利用分水岭特征对山脊线进行提取，例如申请公布号cn115546244a公开的一种适用于山地风电场开发的主山脊自动提取方法，可有效剔除不利于风电场开发的山脊线分支。在此基础上考虑风速、风功率密度、风电场开发用地政策要求等，从而选取出较为适合山地风电场开发的区域。
3、现有技术至少存在以下不足：一是未充分考虑风资源特性对地形的要求。现有技术对风能资源考虑主要从风速、风功率密度两个参数分析，按照一定阈值进行区域筛选。由于山脊区域中仍存在一些海拔迅速提升或受前方山脊遮挡的山脊线，可能导致该区域风能资源呈现湍流强度大、扰流区等分布特征，不利于后期风电机组的安全、稳定、高效运行，易导致一些低效风电机位存在。由于分析过程中未充分考虑风资源特性对地形的要求、风电机组集中布置要求等，从而导致分析结果中仍存在大量分散、陡峭、背风、湍流风险区等区域，增大了后续识别的工作量和机位误选的风险。二是未充分考虑风电机组施工对地形需求。风电场工程风电机组施工时，除了风电机组基础埋于地表下，现场还需形成一定面积的施工、吊装平台。现有技术主要关注基于地形进行山脊线提取，未充分考虑风电场工程对山脊宽度、平台面积等地形的要求，从而易导致基于已有方法识别的山脊线进行风电机组机位布置后期无法施工、实施的情况。
4、综上所述，现有技术在确定适合山地风电场机位布置的区域时，未充分考虑风资源特性对地形的要求以及风电机组施工对地形需求，导致机组布置区域的设计结果不精确，进而导致项目无法施工或者项目投产后机组运行低效等问题。
技术实现思路
1、本技术旨在解决现有机组布置区域的确定方式存在准确性较差的问题，提出一种山地风电场机组布置区域的确定方法及装置。
2、本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
3、第一方面，本技术提供一种山地风电场机组布置区域的确定方法，所述方法包括：
4、根据地形数据将山地地形划分为多个栅格，并将所述多个栅格划分为多个栅格单元组，每个栅格单元组中包括一个中心栅格以及与所述中心栅格相邻的八个相邻栅格；
5、对于每个栅格单元组，分别确定各相邻栅格与中心栅格的中心点之间的海拔高差以及中心点的连线与中心栅格天顶法线之间的夹角，根据所述海拔高差和夹角对各栅格单元组的地形进行分类；
6、根据栅格单元组的地形类别选取适合风电机组布置的栅格单元组，并根据坡度从选取的栅格单元组中剔除不利于风电开发的栅格，获得第一栅格组；
7、在所述山地地形中提取适用于山地风电场开发区规划的山脊线，从所述第一栅格组中选取分布有山脊线的栅格，并从分布有山脊线的栅格中选取满足风能资源条件的栅格，获得第二栅格组；
8、根据所述第二栅格组中栅格的山脊线识别迎风坡、背风坡和垂直主风向的坡，根据识别结果剔除所述第二栅格组中不满足风电机组布置的地形要求的栅格，并根据土地矢量数据剔除禁止风电开发的栅格，获得第三栅格组；
9、计算所述第三栅格组中各连续栅格的面积和以及各连续栅格的山脊线长度和，根据所述面积和以及山脊线长度和从第三栅格组中剔除不利于风电工程施工的栅格，获得第四栅格组；
10、计算所述各连续栅格与最相邻连续栅格之间的距离，根据所述山脊线长度和以及距离从第四栅格组中剔除分布零散的栅格，获得第五栅格组，将所述第五栅格组作为风电场机组布置区域。
11、进一步地，根据所述海拔高差和夹角对各栅格单元组的地形进行分类，具体包括：
12、根据所述海拔高差和夹角为各栅格单元组中的每个相邻栅格赋予一个ψ值，ψ值的计算公式如下：
13、
14、其中，α表示相邻栅格和中心栅格的中心点连线与中心栅格天顶法线之间的夹角，当相邻栅格海拔低于中心栅格时，α>90°；当相邻栅格海拔高于中心栅格时，α<90°；当相邻栅格海拔等于中心栅格时，α＝90°，z表示相邻栅格与中心栅格的中心点之间的海拔高差，x表示预设值；
15、根据栅格单元组中各相邻栅格的ψ值确定对应栅格单元组的地形类别。
16、进一步地，所述栅格单元组的地形类别至少包括平地、山峰、山脊、山肩、山嘴、斜坡、洼地、山谷、麓坡和凹坑；所述适合风电机组布置的栅格单元组的地形类别包括平地、山峰、山脊、山肩和斜坡。
17、进一步地，根据坡度从选取的栅格单元组中剔除不利于风电开发的栅格，具体包括：
18、从选取的栅格单元组中剔除坡度大于25°的栅格。
19、进一步地，从分布有山脊线的栅格中选取满足风能资源条件的栅格，具体包括：
20、从分布有山脊线的栅格中选取年平均风速大于或等于5m/s并且年平均风功率密度大于或等于150w/m2的栅格。
21、进一步地，根据所述第二栅格组中栅格的山脊线识别迎风坡、背风坡和垂直主风向的坡，具体包括：
22、将山脊线按照预设间距进行分段，对于每段山脊线，将海拔低的一端作为山脊向量的起点，将海拔高的一端作为山脊向量的终端；
23、求取山脊向量在水平面的投影向量，若山脊向量在水平面的投影向量与主风向之间的夹角小于90°，则将对应栅格的区域作为迎风坡；若山脊向量在水平面的投影向量与主风向的夹角大于90°，则将对应栅格的区域作为背风坡；若山脊向量在水平面的投影向量与主风向之间的夹角等于90°，则将对应栅格的区域作为垂直主风向的坡。
24、进一步地，根据识别结果剔除所述第二栅格组中不满足风电机组布置的地形要求的栅格，具体包括：
25、剔除迎风坡、背风坡和垂直主风向的坡中山脊向量与水平面之间的夹角大于或等于15°的对应栅格，并剔除背风坡距离山顶最高点3km范围内的对应栅格。
26、进一步地，根据所述面积和以及山脊线长度和，从第三栅格组中剔除不利于风电工程施工的栅格，具体包括：
27、剔除连续栅格宽度小于50m的局部区域，剔除连续栅格的面积和不满足施工平台放置要求的对应栅格，并剔除连续栅格的山脊线长度和小于50m的对应栅格。
28、进一步地，根据所述山脊线长度和以及距离从第四栅格组中剔除分布零散的栅格，具体包括：
29、剔除连续栅格的山脊线长度和小于或等于1km并且该连续栅格与最相邻栅格之间的距离大于3km的对应栅格。
30、第二方面，本技术提供一种山地风电场机组布置区域的确定装置，所述装置包括：
31、划分单元，用于根据地形数据将山地地形划分为多个栅格，并将所述多个栅格划分为多个栅格单元组，每个栅格单元组中包括一个中心栅格以及与所述中心栅格相邻的八个相邻栅格；
32、分类单元，用于对于每个栅格单元组，分别确定各相邻栅格与中心栅格的中心点之间的海拔高差以及中心点的连线与中心栅格天顶法线之间的夹角，根据所述海拔高差和夹角对各栅格单元组的地形进行分类；
33、提取单元，用于在所述山地地形中提取适用于山地风电场开发区规划的山脊线；
34、筛选单元，用于根据栅格单元组的地形类别选取适合风电机组布置的栅格单元组，并根据坡度从选取的栅格单元组中剔除不利于风电开发的栅格，获得第一栅格组；从所述第一栅格组中选取分布有山脊线的栅格，并从分布有山脊线的栅格中选取满足风能资源条件的栅格，获得第二栅格组；根据所述第二栅格组中栅格的山脊线识别迎风坡、背风坡和垂直主风向的坡，根据识别结果剔除所述第二栅格组中不满足风电机组布置的地形要求的栅格，并根据土地矢量数据剔除禁止风电开发的栅格，获得第三栅格组；计算所述第三栅格组中各连续栅格的面积和、宽度以及各连续栅格的山脊线长度和，根据所述面积和、宽度以及山脊线长度和从第三栅格组中剔除不利于风电工程施工的栅格，获得第四栅格组；计算所述各连续栅格与最相邻连续栅格之间的距离，根据所述山脊线长度和以及距离从第四栅格组中剔除分布零散的栅格，获得第五栅格组，将所述第五栅格组作为风电场机组布置区域。
35、本技术的有益效果是：本技术提供的山地风电场机组布置区域的确定方法及装置，充分考虑了风资源特性对地形的要求以及风电机组施工对地形需求，提高了适合山地风电场机位布置区域确定的准确性，保障了项目施工的可行性，提高了项目投产后机组的运行效率。并且通过迎风坡、背风坡和垂直主风向的坡识别，避开了一些不利于风电机组安全运行的局部地形，有利于后期风电机组的安全、稳定、高效的运行，也降低了存在低效机组的风险。
1.一种山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，根据所述海拔高差和夹角对各栅格单元组的地形进行分类，具体包括：
3.根据权利要求2所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，所述栅格单元组的地形类别至少包括平地、山峰、山脊、山肩、山嘴、斜坡、洼地、山谷、麓坡和凹坑；所述适合风电机组布置的栅格单元组的地形类别包括平地、山峰、山脊、山肩和斜坡。
4.根据权利要求1所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，根据坡度从选取的栅格单元组中剔除不利于风电开发的栅格，具体包括：
5.根据权利要求1所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，从分布有山脊线的栅格中选取满足风能资源条件的栅格，具体包括：
6.根据权利要求1所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，根据所述第二栅格组中栅格的山脊线识别迎风坡、背风坡和垂直主风向的坡，具体包括：
7.根据权利要求6所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，根据识别结果剔除所述第二栅格组中不满足风电机组布置的地形要求的栅格，具体包括：
8.根据权利要求1所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，根据所述面积和以及山脊线长度和从第三栅格组中剔除不利于风电工程施工的栅格，具体包括：
9.根据权利要求1所述的山地风电场机组布置区域的确定方法，其特征在于，根据所述山脊线长度和以及距离从第四栅格组中剔除分布零散的栅格，具体包括：
10.一种山地风电场机组布置区域的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
