[發明專利]一種基于測風塔測風數據的風電場棄風電量確定方法

有效

• 申請號: 201410399912.0
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN105048444B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 王偉勝;馮雙磊;王勃;趙艷青;劉純;姜文玲;車建峰;盧靜;張菲;靳雙龍;胡菊;王錚;楊紅英;馬振強;王東升;馬鎖明;崔正湃;孫榮富;王若陽
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;中電普瑞張北風電研究檢測有限公司;國網冀北電力有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種風力發配電技術，具體講涉及一種基于測風塔測風數據的風電場棄風電量確定方法。

背景技術

大型風電基地覆蓋面積廣，一般包含多個風電場或風電場群，由于電網輸送通道受限、調峰能力不足等因素會導致一定程度的棄風。正確科學的認識棄風、以合理的方式計算棄風電量將不僅有助于風電產業的健康、平穩發展，還能提升電網調度運行水平、推動風電規劃與電網規劃的協調發展、提高清潔能源利用率。

目前，風電行業對棄風電量的評估主要采用的是樣板機方法，即在棄風時段保留不超過風機總臺數10％的樣板機正常運行，根據樣板機的實際功率計算風電場的理論功率。然而，受地形、地貌等因素的影響，風電場每臺風機的出力并非簡單的線性關系，樣板風機方法計算精度受到一定程度的制約。因此，需要提供一種以測風塔測風數據為基礎，綜合考慮地形、地貌、尾流等影響，計算風電場的理論電量，并與實際電量相比的方法，以實現對棄風電量的精確計算。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種基于測風塔測風數據的風電場棄風電量確定方法，該方法以測風塔測風數據為基礎，考慮地形、地貌及風電機組尾流等影響，計算風電機組輪轂高度處的風速，再根據功率曲線獲得風電機組理論功率，對風電場所有風電機組的理論功率求和得到風電場理論功率，最后將風電場理論功率和實際功率分別對時間積分，得到理論電量和實際電量，兩者相減得到風電場棄風電量，實現對風電場棄風電量的精確計算。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種基于測風塔測風數據的風電場棄風電量確定方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：

(1)確定測風數據在地形、地貌和風機尾流影響下的變化；

(2)確定風電機組的理論功率；

(3)確定風電場理論功率；

(4)從能量管理系統中獲得風電場實際功率；

(5)確定風電場棄風電量。

進一步地，所述步驟(1)包括：

①確定地形對風速的影響：地形擾動下的受擾邊界層包括內層、外層和中間層；

②確定地貌對風速的影響；

③確定風電機組尾流對風速的影響。

進一步地，所述①中，風電機組邊界層外層風速的擾動的求解包括：

邊界層外層在地形擾動下的流場變化按照勢流理論求解，將地形變化看作對未受擾流場的小擾動,由勢流理論得：

u'＝▽χ1)；

其中：u'為變化地形對未受擾流場的擾動；χ(r,φ,z)為柱坐標下的勢函數，▽為哈密頓算子；r、φ、z分別表示柱坐標系中的三個坐標變量；

以風電機組所在位置為坐標原點，則邊界層外層在地形擾動下的流場變化轉換為求解以下定解問題：

其中：u₀為上風向未受擾水平風速矢量；h(r,φ)為地形高度函數；R為研究區域半徑，R＝10km為10km外的地形變化將不再影響風電機組位置處的流場；L為地形擾動在垂直方向上的長度；

χ(r,φ,z)的通解：

式中,J_n(α_jr)為n階貝塞爾函數；

由邊界條件和貝塞爾函數的正交性以及表達式1)得：

其中：為地形變化對風電機組位置處邊界層外層流場的擾動，為一階貝塞爾函數的第j個零點；e_r、e_φ分別為徑向與方位角方向的單位向量；系數A_1j、B_1j由下式5)確定：

其中：▽h(r,φ)包含地形變化信息；

根據表達式4)和5)，在給定風電機組地理位置以及地形變化信息后，獲得地形變化對風電機組位置邊界層外層流場的擾動。

進一步地，所述①中，對風電機組邊界層內層風速的擾動求解，包括：

邊界層內層流場擾動隨高度按對數風廓線變化，在邊界層內層層頂擾動達到最大并大于勢流解，內層流場對于同一高度勢流解的修正值為：