10 彭留留-基于改进Transformer模型的风速数据插补延长研究12.4-Final.pdf

1、山区土木工程安全与韧性全国重点实验室风工程与风资源利用重庆市重点实验室高性能风电设施及其高效运行学科创新引智基地2025年12月04日基于改进Transformer模型的风速数据插补延长研究汇报人：彭留留 重庆大学副教授第二十二届世界风能大会(WWEC2025)风资源技术论坛报告提纲第一部分第二部分研究背景及意义常用的风速数据插补延长方法第三部分改进的Transformer模型第四部分实际案例分析第五部分结论与展望报告提纲第一部分第二部分研究背景及意义常用的风速数据插补延长方法第三部分改进的Transformer模型第四部分实际案例分析第五部分结论与展望 发展风电等新能源是我国实现双碳目标和发

2、展新质生产力的重要抓手2020.9：提出双碳目标2023.9：提出新质生产力 积极培育新能源等战略性新兴产业，加快形成新质生产力 我国风能资源丰富且风电行业长期保持高速发展态势已形成大基地、海上风电以及中东南部的发展格局未来大规模开发风电场仍然是国家的重要战略选择中国风电累计装机容量及其发展趋势亿千瓦2024年份203020235.611.0.2022202120202.93.54.04.72024年各国风电累计装机容量占比百分比46%15%6%5%3%3%2%16%中国美国德国印度西班牙巴西法国其他国家我国风电占世界的近50%研究背景及意义宏观选址1立塔测风2微观选址3项目建设4研究背景及意

3、义风资源评估总体流程不合理数据实测数据筛选、过滤参考与目标代表年订正订正方法轮毂高度垂直外推外推模型水平外推模型外推尾流折减不同机型功率曲线建模模型理论发电量年发电量损耗折减插补方法数据插补插补精度风资源评估贯穿项目全生命周期，直接影响项目投资收益率，数据插补是其中重要环节之一研究背景及意义传感器损坏不利气候影响数据传输故障测量时长不足破坏风速的连续性各高度少数点随机缺失各高度连续的缺失同一时间段全部缺失测量时长只有4-5个月影响年发电量的计算精度测风塔缺失风速数据的插补是确保风资源评估结果可靠性的重要环节 测风塔风速数据插补的不同工况测风塔受多种因素影响测风塔存在多种缺失情况对风资源评估的影

4、响研究背景及意义简单缺失工况结果展示模型MSERMSEMAEMRECORSAITS0.03150.17750.12230.0390.9969PatchTST0.07100.26650.19340.06060.9934Transformer0.07340.27070.20090.05580.9953KNN0.13880.37260.23010.07540.9857RF0.10750.32790.23090.07490.9886PL0.1905 0.4365 0.3067 0.09110.9813 LLS0.35940.59950.42530.12700.9673BSR0.20940.45760.

5、30960.09040.9818河南测风塔Step2:Model building and EvaluationTransformerBRITSStemGNNPatchTSTTimesNetFreTSSAITSModelsEvaluation metricsCorrelationMREMAE RMSE Model training 5 runs per model Same masked positons Copmare imputed vs true values Average metrics resultsStep3:Comparision with Traditional method

6、s and ML modelsStep1:Data Acquisition and PreprocessingTerrain TypesPlain MountainousData AcquisitionPressureTemperatureWind speedDirectionOutlier removalNormalization Quality controlData PreprocessingBSRLLSTraditional methodsTransformerPatchTSTSAITSSelected top three modelsRandom ForestKNNML models