[發明專利]基于經濟系數風力發電風資源選址方法

有效

• 申請號: 201110443861.3
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN103186699A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 賈利民;雷濤;劉展
• 申請（專利權）人: 北京能高自動化技術股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;F03D9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，涉及基于計算經濟系數優化風力發電風資源選址方法。?

背景技術

風能是目前最具有經濟價值的可再生能源，根據中國國家發改委能源研究所發布《中國風電發展路線圖2050》，中國風電未來40年的發展目標：到2020年、2030年和2050年，風電裝機容量將分別達到2億、4億和10億千瓦，到2050年，風電將滿足17%的國內電力需求。?

目前，風力發電機組已經成為風能利用的主要設備，風力發電成本仍然明顯高于傳統的火電、水電發電成本。?

風電場年發電量、并網電價、壽命周期、建設費用和運營維護成本直接決定著風能利用的經濟效益，而風資源優化選址是直接提高風電經濟效益的關鍵環節之一。?

在不同風資源條件下，由于風頻分布的不同、空氣密度不同以及湍流強度不同即使同種型號的風力發電機組年發電量也有可能存在較大的差異。?

中國幅員遼闊，各地區間風資源條件可能有明顯的差異，各地區間并網電價也可能并不相同。?

風力發電機組由于控制工作點的不同，在不同風速下風能利用率也不同，對于確定的風資源和確定的風力發電機組存在最優控制方案，通過最優控制方案控制風力發電機組功率曲線與風資源條件最優匹配使風力發電機組理論年發電量最大。?

目前在工程中應用的風資源選址方法更多的是根據風資源條件的年平均風速、年平均風功率密度、年有效利用小時數和容量系數得出不同風資源區域的比較分析。上述方法存在以下問題：?

1.上述方法未能反應并網電價對風力發電經濟效益的影響；

2.上述方法未能反應風向波動程度對風力發電經濟效益的影響；

3.上述方法未能反應風速湍流強度對風力發電經濟效益的影響；?4.上述方法存在年平均風速、年平均風功率密度、年有效利用小時數和容量系數四個評價系數，很難進行統一標準評價。

發明內容

針對目前風資源選址方法中存在的不足，本發明提出一種風力發電風資源選址方法。?

本發明的技術方案是風力發電風資源選址方法，其特征是該方法包括以下步驟：?

步驟1：獲取各備選風資源區域空氣密度、風速分布描述模型、風向分布描述模型、湍流強度和并網電價；

步驟2：根據各風資源空氣密度和風速分布描述模型獲取確定風力發電機組在不同風資源區域的最優功率曲線；

步驟3：依據確定風力發電機組在不同風資源區域的最優功率曲線計算風力發電機組在不同風資源區域的最優容量系數；依據風向分布描述模型估計風向折損系數；依據湍流強度估計湍流強度折損系數；

步驟4：依據最優容量系數、風向折損系數、湍流強度折算系數以及風資源區域并網電價計算對于確定風力發電機組在不同風資源條件下的經濟系數；

步驟5：對不同風資源區域按照經濟系數進行排列，經濟系數最大的風資源區域即為確定風力發電機組最大經濟效益產能區域。

步驟1中，風資源分布描述模型通常可以用威布爾來進行描述，其計算公式可以表述為：???????????????????????????????????????????????????

式中???為風速分布概率密度函數；???表示風速；???表示形狀參數；???表示尺度參數。

風向分布描述模型通常可以用玫瑰圖表示；?

步驟3中，最優容量系數可以按照下式計算：

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式中???表示容量系數；???表示最優功率曲線；???表示功率曲線對應的額定功率。

步驟4中，經濟系數按照下式計算：?

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式中???表示經濟系數；???表示風向折損系數；???表示湍流折損系數；???表示風資源區域并網電價；

經濟系數的實際物理意義可以理解為：對于確定的風力發電機組在風資源區域內單位千瓦功率在單位小時產生的年平均并網經濟效益。

本發明相對于傳統的風力發電風資源選址方法更為合理，通過最優容量系數考慮風力發電方式在不同風資源區域的最優發電能力；通過計算經濟系數考慮了風力發電在不同風向分布、湍流強度以及并網電價情況下并網發電的經濟效益；同時經濟系數是針對確定風力發電機組唯一的風資源評價指標。基于經濟系數的風資源選址可以準確的為風電業主選取最具經濟價值風資源區域。?

當???表示典型風力發電機組功率曲線時，本發明方法可以實現風力發電風資源宏觀快速選址。?

其中特征功率曲線???可以采用下式計算：?

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