文 | 马强，刘波，安宗文



基于核密度估计的风速建模方法﹡

文 | 马强，刘波，安宗文

风能作为一种清洁可再生资源，正在被越来越多的国家用以发电并作为改善能源结构的一种措施。风能具有的随机性、波动性及间歇性特点将对风电机组的安全稳定运行带来影响；同时，风速预测也是风功率预测的关键步骤之一。目前，风速模型主要从概率分布角度出发对其随机性进行描述，当研究短周期或某些特殊时段的风速分布特性时，由于气候变化等随机因素影响的明显增强，将会导致两峰甚至多峰风速分布情况的出现。因此，对于多峰风速分布情况，如何对其进行有效的风速分布描述及建立相应的风速模型，具有一定的研究意义。

基于此，本文针对风速分布可能呈现单峰、双峰或多峰的特性，提出一种基于核密度估计建立风速模型的方法。通过MATLAB对实测风速进行核密度估计并绘制概率密度估计值曲线；利用权重系数组合多个正态分布对概率密度估计值曲线进行拟合，从而获得风速的概率密度函数；由概率密度函数生成随机风速样本并通过残差值和确定系数对拟合精度进行检验。

核密度估计

为了获得总体概率密度分布，常用的方法有参数法和非参数法。

参数法由样本的频率直方图轮廓假设总体的概率密度分布，并通过样本对分布参数进行估计。如图1所示，样本的频率直方图轮廓呈单峰状，近似正态分布。因此假设总体服从正态分布，并通过样本对正态分布参数μ，σ进行估计得到总体的概率密度分布，如图2所示。……