[發明專利]基于計算流體力學模型的風電場功率物理預測方法

有效

• 申請號: 201210103707.6
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102663251A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 李莉;劉永前;韓爽;楊勇平
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種基于計算流體力學模型的風電場功率物理預測方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：建立計算流體力學模型；

步驟2：對風電場的風況進行離散化處理，將各離散風況作為邊界條件進行計算流體力學模型數值模擬，獲得各離散風況的風電場空間流場分布；

步驟3：建立各離散風況下各臺風電機組輪轂高度風速、風向及發電功率數據庫；

步驟4：求得各臺風電機組的風速和風向，進而計算出各臺風電機組的發電功率，從而得到風電場功率的預測值。

2.根據權利要求1所述的物理預測方法，其特征是所述建立計算流體力學模型具體是：

步驟101：收集和測繪風電場及其周邊設定范圍內的地形等高線數據及粗糙度數據；

步驟102：根據步驟101獲得的數據，建立預測風電場及其周邊設定范圍內的地形等高線數據及粗糙度的物理模型，然后確定風電場上方的空氣流場區域；

步驟103：根據風電場及其周邊設定范圍內的地形，對步驟102確定的空氣流場區域進行網格劃分；

步驟104：確定風速輪廓線形狀，所述風速輪廓線形狀為計算流體力學模型的入口速度邊界條件；

步驟105：初始化空氣流場區域，進行計算流體力學模型數值計算，得到空氣流場區域的風速；

步驟106：將步驟105計算的空氣流場區域的風速與實際測量的空氣流場區?域的風速進行比較，根據比較結果優化計算流體力學模型。

3.根據權利要求2所述的物理預測方法，其特征是所述步驟2具體是：

步驟201：對風電場的風況進行離散化處理，得到離散風況的風速和風向；

步驟202：分別將各個離散風況的風速和風向代入風速輪廓線，作為空氣流動區域入口速度邊界條件，利用優化后的計算流體力學模型進行模擬計算，得到各個離散風況對應的空氣流場區域的風速和風向分布。

4.根據權利要求3所述的物理預測方法，其特征是所述步驟3具體是：

步驟301：確定各臺風電機組在風電場中的空間坐標；

步驟302：在各個離散風況對應的空氣流場區域中，讀出各臺風電機組輪轂高度周邊網格的風速和風向，然后利用線性插值法求得各個離散風況對應的風電場中各臺風電機組輪轂高度的風速和風向；

步驟303：針對每個離散風況對應的風電場中各臺風電機組輪轂高度的風速，利用風電場空氣密度調節風電場中各臺風電機組輪轂高度的風速值，得到各臺風電機組輪轂高度的風速調節值；

步驟304：根據各臺風電機組之間的相對位置，利用尾流模型求解尾流效應引起的各臺風電機組輪轂高度的風速衰減值；

步驟305：根據各臺風電機組輪轂高度的風速調節值和各臺風電機組輪轂高度的風速衰減值，計算各臺風電機組輪轂高度的風速修正值；

步驟305：根據各臺風電機組輪轂高度的風速修正值，按照風電場各臺風電機組的功率曲線，計算出各臺風電機組的發電功率，從而獲得各個離散風況對應的風電場中各臺風電機組發電功率；

步驟307：將各個離散風況對應的風電場中各臺風電機組的風速、風向和發電功率存入數據庫。

5.根據權利要求4所述的物理預測方法，其特征是所述步驟4具體是：

步驟401：計算待預測時間段內的風電機組輪轂高度的平均空氣密度，在所?述數據庫中查詢所述平均空氣密度對應的數據表；

步驟402：以中尺度數值天氣預報的風速和風向時間序列參數作為輸入數據，在步驟401查詢到的數據表中，查詢與設定時刻所述輸入數據輸入的風速和風向值最相近的四個風況，讀出四個風況的各風電機組輪轂高度風速、風向及發電功率；

步驟403：利用分段線性插值法求出所述設定時刻各風電機組輪轂高度的風速及發電功率預測值；

步驟404：確定所述設定時刻正在運行的風電機組；

步驟405：將正在運行的風電機組的功率疊加，獲得所述設定時刻整個風電場的功率預測值；

步驟406：改變設定時刻，重復上述步驟401-405，得到整個待測時間段的風電場的功率預測值。