本发明涉及极端天气预测领域，具体为一种区域性极端天气预测方法和存储介质。
背景技术：
1、目前对于区域性气象条件的进一步预测还是基于气象台发布的气象数据的基础上，风电场通过风力进行发电，对于风力发电机的地形等存在一定的要求以保证获得更大的风能，因此在同一片地区，设置有风电场的区域一般风力较大，常见的有安装在山林地带的山坡上，但是风力发电机在进行风力发电时，一旦风力过大，则可能引起扇叶损坏的情况，比如在台风天气的影响下，因此一般在预测到存在台风天气时，需要对风电场内的扇叶等设施进行防护。
2、但是目前主流的来预测风电场区域内的风力是否为超过其承受能力的极端大风天气时，一般是通过构建风电场区域的地形图，再结合气象数据来预测大风的风力是否达到极端天气的级别，这种方式在山林地区时，由于山林地貌中树木密度和分布情况以及山坡地形情况较为复杂，且容易发生变化，导致地形图和地面摩擦系数等基本参数容易发生变化，若不持续对地形图进行更新，则容易导致预测精度不理想，因此通过地形图进行预测的方式预测成本相对较高。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种区域性极端天气预测方法和存储介质，解决了现有技术通过气象数据和地形图来预测风电场是否出现极端天气的方式，预测成本相对较高的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种区域性极端天气预测方法，该方法包括：
4、s1、获取包含待监测区域的历史风速和风向的历史气象数据，并获取与历史气象数据相对应时间的包含各风力发电机的扇叶转速、扇叶面积、桨距角、风轮平面和扇叶数量的扇叶数据，以生成基础数据；
5、s2、根据基础数据计算各风力发电机风轮转动时沿风向方向的第三动能，以及计算各风力发电机风轮的第三动能的比值以获得动能比，并挑选出处于动能比范围内的扇叶数据以生成数据库；
6、s3、根据数据库提取任一时刻下与各风向相对应的若干个第三动能最大的风力发电机的扇叶数据，并建立桨距角和第三动能的函数关系模型，以获得动能函数；
7、s4、根据动能函数计算桨距角最大时的各风向下的第三动能最大值，并根据相对应的扇叶数据计算自然风在经过风力发电机扇叶时的最大风速；
8、s5、获取待监测区域一段时间内的气象数据，并根据对应风向下的对应风速是否大于对应的最大风速，判断是否输出极端天气报警提示信息；
9、若是，则输出极端大风天气的报警提示信息后结束；
10、若否，则结束。
11、作为优选，在步骤s2中，具体包括如下步骤：
12、s21、设置若干个风向，以生成若干个风向组；
13、s22、将基础数据根据风向划分到若干个风向组，以获得若干个第一基础数据；
14、s23、根据第一基础数据计算各风力发电机扇叶在垂直于风轮平面方向上的第二动能；
15、s24、根据第二动能计算风力发电机的风轮所受到的沿风向的第三动能；
16、s25、从第一基础数据中挑选出若干个第三动能最大的风轮和对应的扇叶数据，以生成第二基础数据；
17、s26、计算第二基础数据中各风轮在任一时刻时的第三动能的动能差，并根据动能差挑选出第三基础数据，以及根据第三基础数据计算各风轮在任一时刻的动能差的比值，并计算动能差比值的聚集密度；
18、s27、以聚集密度最大的动能比为中心设置动能比范围，并挑选出第三基础数据中处于动能比范围内的扇叶数据，以生成数据库。
19、作为优选，在步骤s23中，具体包括如下步骤：
20、s231、根据扇叶数据计算风轮转动所需的第一动能；第一动能的计算公式为：
21、
22、上式中，e1表示风轮转动所需的第一动能，n表示风力发电机所对应的单个风轮上的扇叶个数，r1和r2分别表示单个扇叶转动时两端端部的转动半径，m表示单位体积下的扇叶重量，w表示扇叶转动时的角速度，r表示扇叶上任一位置处的半径；
23、s232、构建扇叶转动时所处的风轮平面，根据第一动能和扇叶偏角计算垂直于风轮平面的第二动能；第二动能的计算公式为：
24、
25、上式中，e2为第二动能，e1为第一动能，θ为桨距角。
26、作为优选，在步骤s24中，具体包括如下步骤：
27、s241、以扇叶的转动轴心为圆心、以桨距角为正值构建位于水平面的角度坐标系，根据历史气象数据和风轮平面法向计算风向与风轮平面法向的第一夹角；第一夹角的计算公式为：
28、δα1＝α1-α2
29、上式中，δα1为风向与风轮平面的第一夹角，α1为风向的角度，α2为风轮平面法向的角度；
30、s242、根据第一夹角和桨距角计算风向和扇叶表面法向的第二夹角；第二夹角的计算公式为：
31、δα2＝θ-δα1
32、上式中，δα2为风向和扇叶表面的第二夹角，θ为扇叶的桨距角，δα1为风向与风轮平面法向的第一夹角；
33、s243、根据第二夹角和第二动能计算自然风力对风轮的第三动能，第三动能的计算公式为：
34、
35、上式中，e3表示自然风力对风轮的第三动能，e2为第二动能，δα2为风向和扇叶表面的第二夹角。
36、作为优选，在步骤s26中，具体包括如下步骤：
37、s261、计算各风轮下一时刻和上一时刻的第三动能的动能差；动能差的计算公式为：
38、
39、上式中，δei，i-1表示任一风轮在第i时刻和第i-1时刻的动能差，和分别为第i时刻和第i-1时刻的第三动能；
40、s262、挑选出第二基础数据中同一时刻的第三动能的动能差均为正值或者负值所对应时刻的扇叶数据，以生成第三基础数据；
41、s263、计算第三基础数据中任意两个风轮之间的动能差的比值，以获得动能比，动能比的计算公式为：
42、
43、上式中，δen，m表示第三基础数据中第n个风轮和第m个风轮在任一时刻时的动能比，δen和δem分别表示第三基础数据中第n个和第m个风轮的动能差；
44、s264、计算第三基础数据中任意两个风轮之间的动能比的聚集密度。
45、作为优选，在步骤s3中，具体包括如下步骤：
46、s31、提取数据库中在任一时刻下第三动能最大的若干个扇叶数据，以获得第一样本数据；
47、s32、计算第一样本数据中桨距角相同时，第三动能的平均值，以生成第二样本数据；
48、s33、根据第二样本数据中扇叶的桨距角和对应的第三动能数据构建自变量为桨距角最小值到最大值的动能函数。
49、作为优选，在步骤s4中，具体包括如下步骤：
50、s41、根据动能函数计算风力发电机在扇叶桨距角最大时的各风向下的第三动能最大值；
51、s42、根据第三动能最大值计算自然风在经过风力发电机风轮时的最大风速。
52、作为优选，在步骤s264中，聚集密度的计算公式为：
53、
54、其中，
55、
56、上式中，mn，m表示第n个风轮和第m个风轮在任一时刻时的聚集密度，δen，m表示第n个风轮和第m个风轮在任一时刻时的动能比，r表示统计半径，μ表示符号函数，j表示第三基础数据中共有j个时刻的动能比数据。
57、作为优选，在步骤s42中，最大风速的计算公式为：
58、
59、上式中，vmax表示自然风在经过风力发电机风轮时的最大风速，e3(max)表示风力发电机在扇叶桨距角最大时的任一风向下的第三动能最大值，ρ表示空气密度，s表示扇叶的面积，δα2为风向和扇叶表面的第二夹角，τ为安全系数。
60、本发明还提供了一种计算机存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的区域性极端天气预测方法的步骤。
61、与现有技术相比，本发明提供了一种区域性极端天气预测方法和存储介质，具备以下有益效果：
62、1、通过获取扇叶数据计算对应风向下风轮受到的第三动能，再通过计算动能比来挑选出部分数值较大且数据可靠程度较高的第三动能，以生成数据库，最后再建立桨距角和第三动能之间的动能函数，计算在桨距角最大时所对应的第三动能，随后通过第三动能计算出所对应的最大风速，之后通过气象台发布的未来一段时间内的风速和风向与对应风向下的最大风速进行对比，实现将大于最大风速的大风天气列为极端大风天气，并进行报警，从而节省了对地形探测和维护过程中的运维费用，节省了大风极端天气预测的部分成本。
63、2、本发明通过将扇叶数据根据风向划分为若干个第一基础数据，从而能够分析不同风向下不同风轮的第三动能，随后通过挑选出若干个数值最大的第三动能进行分析，节省后续的数据计算量。
64、3、本发明先通过计算动能差，挑选出动能差在任一时刻均为正值或者负值的第三动能和对应的扇叶数据，再通过进一步计算第三基础数据中任意两个风轮在任一时刻的动能比，再通过聚集密度以确定两个风轮之间的最终的动能比，并设置动能比范围以从各时刻的第三动能数据挑选出更加可靠的第三动能数据和相对应的扇叶数据，以生成数据库。
65、4.本发明通过根据数据库中的扇叶数据和第三动能，拟合生成对应的动能函数，从而根据动能函数计算出在某一风向下，在最大桨距角条件下的第三动能，进而推断出相应的最大风速，以与气象台发布的气象数据中的风速和风向进行对比，以判断出是否出现对风电场产生危害的极端大风天气。
1.一种区域性极端天气预测方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s2中，具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s23中，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求2所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s24中，具体包括如下步骤：
5.根据权利要求2所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s26中，具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s3中，具体包括如下步骤：
7.根据权利要求1所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s4中，具体包括如下步骤：
8.根据权利要求5所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s264中，聚集密度的计算公式为：
9.根据权利要求7所述的极端天气预测方法，其特征在于，在步骤s42中，最大风速的计算公式为：
10.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至9中任一项所述的区域性极端天气预测方法的步骤。
