[發(fā)明專利]風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)群優(yōu)化排布方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210018320.0
• 申請(qǐng)日: 2012-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN102536652A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘曉春;郭紀(jì)中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省電力設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)群優(yōu)化排布方法，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)電機(jī)群優(yōu)化排布的目的在于利用選定的機(jī)型，實(shí)現(xiàn)在有限場(chǎng)地范圍內(nèi)盡可能地消除機(jī)組間的尾流影響，最大限度地捕獲風(fēng)能，取得最大的上網(wǎng)發(fā)電量。

對(duì)位于平坦地形的風(fēng)電場(chǎng)而言，風(fēng)電機(jī)群排布主要涉及機(jī)群的行列朝向、行列間距等。風(fēng)電機(jī)組機(jī)群的布置、行列間距的大小直接影響風(fēng)機(jī)的發(fā)電量，一般來說行列距越大，尾流影響越小，發(fā)電量越大，但行列距的大小也將影響風(fēng)機(jī)布置的總規(guī)模、集電線路和場(chǎng)區(qū)道路的長(zhǎng)短，具體布置時(shí)應(yīng)就場(chǎng)址地形條件、裝機(jī)臺(tái)數(shù)，充分考慮各方面的影響因素，遵循以下幾點(diǎn)原則：

(1)盡量減小風(fēng)電機(jī)組之間的相互影響，滿足風(fēng)機(jī)之間行、列距要求；

(2)充分利用風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址土地，盡可能少占地；

(3)綜合考慮場(chǎng)址地形(如海堤與海岸線)、地表粗糙度、障礙物等，將其影響降到最低；

(4)盡量縮短風(fēng)電機(jī)組之間的距離，從而減少集電線路和道路的長(zhǎng)度。

風(fēng)的方向分布主要包括風(fēng)向分布和風(fēng)能方向分布。某一風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)向分布和風(fēng)能方向分布雖有差異，但其風(fēng)向的主導(dǎo)方向與風(fēng)能的主導(dǎo)方向、風(fēng)向的次主導(dǎo)方向與風(fēng)能的次主導(dǎo)方向可能集中且一致，也有可能分散且不一致。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中的偏轉(zhuǎn)控制，前者顯然有利于確定風(fēng)電機(jī)群的行列朝向。當(dāng)然，列距也不能過小，否則易形成“風(fēng)墻”，使得后排風(fēng)速衰減嚴(yán)重。有研究認(rèn)為風(fēng)力機(jī)的最小列間距限值為葉輪直徑的2～4倍。當(dāng)風(fēng)向或風(fēng)能的主導(dǎo)方向與次主導(dǎo)方向分散且不一致時(shí)，將不利于確定風(fēng)電機(jī)群的行列朝向，也不利于捕獲更多地風(fēng)能。

為了盡可能消除機(jī)組間尾流影響，機(jī)群排布時(shí)往往是行距大于列距。在相同的場(chǎng)址面積且風(fēng)功率密度相似的條件下，當(dāng)風(fēng)向的主導(dǎo)方向與次主導(dǎo)方向，或風(fēng)能的主導(dǎo)方向與次主導(dǎo)方向呈90°左右的夾角時(shí)，機(jī)組間尾流影響最大，最不利于機(jī)群排布，對(duì)此進(jìn)行風(fēng)電機(jī)群優(yōu)化排布研究是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)向的主導(dǎo)方向與次主導(dǎo)方向，或風(fēng)能的主導(dǎo)方向與次主導(dǎo)方向呈90°左右的夾角時(shí)，風(fēng)電機(jī)群如何進(jìn)行優(yōu)化排布。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)群優(yōu)化排布方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組輪轂高度處16個(gè)方向(扇區(qū))內(nèi)的風(fēng)向頻率和有效風(fēng)能密度的方向分布，所述風(fēng)向頻率為各風(fēng)向出現(xiàn)次數(shù)占全風(fēng)向次數(shù)之比，稱為風(fēng)向的方向分布，有效風(fēng)能密度的方向分布為各方向的有效風(fēng)能密度與全方位總有效風(fēng)能密度之比，稱為有效風(fēng)能的方向分布，據(jù)此繪制風(fēng)向玫瑰圖和有效風(fēng)能玫瑰圖，風(fēng)向的主、次導(dǎo)方向群包括主、次導(dǎo)方向及其相鄰的兩個(gè)方向，有效風(fēng)能的主、次導(dǎo)方向群包括主、次導(dǎo)方向及其相鄰的兩個(gè)方向；

2)使風(fēng)電機(jī)群朝向與風(fēng)向的主導(dǎo)方向群或有效風(fēng)能的主導(dǎo)方向群保持一致，且面對(duì)來風(fēng)方向，使風(fēng)電機(jī)群行、列間距比例，與風(fēng)向的主導(dǎo)方向群和次主導(dǎo)方向群所占頻率之比成正比，或與風(fēng)能的主導(dǎo)方向群和次主導(dǎo)方向群所占頻率之比成正比，分別計(jì)算兩排布方案的發(fā)電量，確定較優(yōu)的方案；

3)對(duì)較優(yōu)方案進(jìn)一步優(yōu)化排布，按風(fēng)電機(jī)群的行或列間距優(yōu)化遞推關(guān)系式(11)計(jì)算，作進(jìn)一步優(yōu)化排布，形成“前密后疏”的格局，得到最優(yōu)方案，