[發(fā)明專利]一種基于有效風(fēng)速的風(fēng)能評(píng)估方法

有效

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• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN102542162A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗強(qiáng);柴建云
• 申請（專利權(quán)）人: 成都阜特科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)能評(píng)估方法，尤其涉及一種基于有效風(fēng)速的風(fēng)能評(píng)估方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電場的建設(shè)與運(yùn)營以占據(jù)足夠多的風(fēng)能資源為前提。準(zhǔn)確的風(fēng)能資源評(píng)估對(duì)于保證風(fēng)電場的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益影響重大。在風(fēng)電場選址過程中，需要對(duì)所在地歷年的氣象記錄進(jìn)行調(diào)查，并設(shè)置測風(fēng)塔實(shí)際測量場內(nèi)的風(fēng)速，通過統(tǒng)計(jì)和分析獲得風(fēng)電場的風(fēng)功率特征。

一般而言，針對(duì)風(fēng)電場不同階段的各種應(yīng)用，需要了解的風(fēng)功率數(shù)據(jù)的時(shí)間長度與時(shí)間間隔亦有所不同。在風(fēng)電場的運(yùn)營過程中，為了制定風(fēng)電場長期發(fā)電規(guī)劃和備用發(fā)電容量計(jì)劃，需要數(shù)年內(nèi)的風(fēng)功率數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔可達(dá)小時(shí)級(jí)；為了滿足電力系統(tǒng)能量調(diào)度的要求，需要數(shù)周內(nèi)的風(fēng)功率數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔一般為分鐘級(jí)；而在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行控制中，為了保護(hù)風(fēng)電機(jī)組不受損壞，平抑其輸出功率的快速波動(dòng)，維持電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，往往需要數(shù)日內(nèi)的風(fēng)功率瞬變特性，數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間間隔可短至秒級(jí)。

風(fēng)功率與風(fēng)速密切相關(guān)，二者之間呈明顯的非線性關(guān)系。在傳統(tǒng)的風(fēng)能與風(fēng)功率統(tǒng)計(jì)中，所有的風(fēng)能計(jì)算都是基于一段時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)速進(jìn)行的。而這種傳統(tǒng)的慣用做法可能給風(fēng)能統(tǒng)計(jì)帶來不可忽視的誤差。一個(gè)明顯的不良后果是，由秒級(jí)、分鐘級(jí)和小時(shí)級(jí)等不同時(shí)間尺度的平均風(fēng)速計(jì)算得到的同一段時(shí)間內(nèi)的風(fēng)能差別甚大，無法保持一致。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述背景技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于有效風(fēng)速的風(fēng)能評(píng)估方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于有效風(fēng)速的風(fēng)能評(píng)估方法，該方法包括：

步驟1：數(shù)據(jù)采集及獲得

采集風(fēng)電場的具體數(shù)據(jù)如下：一定時(shí)間段內(nèi)，分別同時(shí)通過風(fēng)速風(fēng)向儀均勻采集若干個(gè)風(fēng)電場迎風(fēng)方向的即時(shí)風(fēng)速v，通過量測與空氣密度????????????????????????????????????????????????相關(guān)的其他數(shù)據(jù)可得到實(shí)時(shí)變化的空氣密度；

步驟2：針對(duì)風(fēng)電場的空氣密度歷史數(shù)據(jù)，選定一取值恒定空氣密度作為參考量

步驟3：數(shù)據(jù)處理之最小時(shí)間間隔內(nèi)的若干有效風(fēng)速及平均風(fēng)功率密度計(jì)算

根據(jù)步驟1中得到若干的空氣密度，利用流體的物理學(xué)定律及動(dòng)能定理并通過有效風(fēng)速計(jì)算公式：計(jì)算若干個(gè)最小時(shí)間間隔的針對(duì)空氣密度變化的有效風(fēng)速，并通過所得的若干對(duì)應(yīng)時(shí)刻的有效風(fēng)速及平均風(fēng)功率密度公式：計(jì)算若干最小時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的所有風(fēng)功率，式中，、分別為采集風(fēng)電場內(nèi)即時(shí)風(fēng)速v的初始時(shí)刻和終止時(shí)刻；

步驟4：數(shù)據(jù)處理之最小時(shí)間間隔內(nèi)的有效風(fēng)速向任一較大時(shí)間間隔內(nèi)的有效風(fēng)速的轉(zhuǎn)換

將步驟3中計(jì)算得到的若干個(gè)最小時(shí)間間隔內(nèi)的有效風(fēng)速作為計(jì)算任一較大時(shí)間間隔內(nèi)的不同有效風(fēng)速，并通過有效風(fēng)速轉(zhuǎn)化公式：

計(jì)算大時(shí)間間隔內(nèi)的有效風(fēng)速，式中，為自然數(shù)，第層有效風(fēng)速序列為：，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)占據(jù)的時(shí)間長度為；第層有效風(fēng)速序列為：，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)占據(jù)的時(shí)間長度為；

步驟5：數(shù)據(jù)處理之任一較大時(shí)間間隔內(nèi)的風(fēng)能評(píng)估

根據(jù)步驟3、步驟4中計(jì)算得出最小時(shí)間間隔的有效風(fēng)速、最小時(shí)間間隔內(nèi)各有效風(fēng)速對(duì)應(yīng)的平均風(fēng)功率密度、較大時(shí)間間隔的有效風(fēng)速，并通過

及聯(lián)合計(jì)算得出任一較大時(shí)間間隔內(nèi)的基于有效風(fēng)速的風(fēng)能，式中為自然數(shù)。

綜上所述，本發(fā)明一種基于有效風(fēng)速的風(fēng)能評(píng)估方法適用于空氣密度變化的風(fēng)電場風(fēng)能評(píng)估，不僅可以準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)電場的風(fēng)能進(jìn)行評(píng)估，而且在進(jìn)行風(fēng)能評(píng)估時(shí)結(jié)果不受時(shí)間段長短的影響。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及效果，以下茲詳予說明。

在對(duì)風(fēng)電場的風(fēng)能進(jìn)行評(píng)估時(shí)，空氣密度變化對(duì)風(fēng)能評(píng)估影響是其中的一個(gè)關(guān)鍵性的影響因數(shù)；同時(shí)，風(fēng)電場的風(fēng)速對(duì)作為另一個(gè)關(guān)鍵因數(shù)對(duì)風(fēng)能的評(píng)估也時(shí)刻處于變動(dòng)當(dāng)中，兩個(gè)隨時(shí)變動(dòng)的關(guān)鍵性影響因素對(duì)風(fēng)電場風(fēng)能的評(píng)估造成較大的困難，如何利用簡化的數(shù)學(xué)模型和原理對(duì)風(fēng)能狀況進(jìn)行有效準(zhǔn)確的評(píng)估是目前風(fēng)能評(píng)估中的一大難題。目前尚無一套有效的方法對(duì)風(fēng)能進(jìn)行評(píng)估。

本發(fā)明一種基于有效風(fēng)速的風(fēng)能評(píng)估方法適用于空氣密度及風(fēng)電場風(fēng)速時(shí)刻變化風(fēng)電場風(fēng)能評(píng)估，該方法具體包括以下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)采集及獲得

采集風(fēng)電場的具體數(shù)據(jù)如下：一定時(shí)間段內(nèi)，分別同時(shí)通過風(fēng)速風(fēng)向儀均勻采集若干個(gè)風(fēng)電場迎風(fēng)方向的即時(shí)風(fēng)速v，通過量測與空氣密度相關(guān)的其他數(shù)據(jù)可得到實(shí)時(shí)變化的空氣密度。