[發明專利]一種基于風向頻率的風資源網格劃分方法

在審

• 申請號: 201510650464.1
• 申請日: 2015-10-09
• 公開（公告）號: CN105205277A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 袁萬;彭秀芳;李劍鋒;胡煜;王磊;張源;吉春明
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種基于風向頻率的風資源網格劃分方法。

背景技術

上世紀90年代開始，世界各國紛紛采用數值模擬技術開展風資源評估，發展風資源數值模擬系統，目前風資源數值模擬已成為風資源評估的主要技術手段。其中，風資源評估軟件采用計算流體動力學(CFD)方法進行數值模擬，風資源CFD軟件不僅適用于一般地形，對于復雜地形的風能資源評估也具有相當好的適用性，但在實際使用中仍然存在一個共同的問題，比如，風資源評估軟件MeteodynWT，其主要根據計算模擬入口風的不同方向，采用分塊結構化網格對整個空間進行網格化，即針對不同方向的定向計算，軟件會對網格區域進行相應調整，但不論最小水平分辨率取多少，軟件采用的網格劃分方式基本相同，并不因項目的風分布不同而改變，總的網格點數沿風向每轉90度周期變化一次。

采用傳統的等步長劃分網格(如各風向均采用最小水平分辨率為50m)，若網格劃分較粗糙，則可能出現計算不收斂、計算結果不可靠等問題；若網格劃分較精細，雖可提高計算結果的準確率，但會大大增加運算時間。在實際工程設計中，時間因素也值得特別考慮，確保工程進度和計算結果可靠對于順利完成工程同等重要。尤其對風電場區域分布較大的復雜地形，采用較小的最小水平分辨率往往會導致網格點數倍增，而且這個倍增在各個風向上都有，多風向并行運算時甚至會導致各風向均無法按設置的最小水平分辨率進行網格劃分，這是因為特定內存的計算機所容許的總網格計算量是確定的，多風向并行運算時各風向上允許計算的網格數量會進行均勻分配，但這種均勻分配在風較少風向上是不必要的，尤其當單個風向的網格數量超過容許總網格數量一半時，軟件則無法進行多風向并行運算。

運用風資源CFD軟件分析風電場風資源情況時，如何劃分網格來實現高效、準確的分析計算十分重要，對于復雜地形問題更加突出。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種基于風向頻率的風資源網格劃分方法，各風向總網格數與主風向的最小水平分辨率和風向頻率有關，使得網格劃分方式更好地實現人為控制，并與工程項目特性息息相關，既具有較好的工程可靠性，又可更加合理地利用計算機資源，大大提高計算效率。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

一種基于風向頻率的風資源網格劃分方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、獲取測風數據，包括風速數據和風向數據；

步驟2、計算風向頻率并繪制風向玫瑰圖；

步驟3、確定主風向；

步驟4、確定主風向最小水平分辨率L₁；

步驟5、根據主風向和任一風向上的總網格數之比等于這兩個風向相應的風向頻率之比，求得各風向上的最小水平分辨率；

步驟6、按照不同風向計算得到的最小水平分辨率進行網格劃分。

優選，步驟4中，根據場地復雜程度確定主風向最小水平分辨率L₁。

優選，步驟5中，根據推導的公式計算其他風向最小水平分辨率，并判斷各風向最小水平分辨率計算值的合理性，使得總網格點數玫瑰圖與風向玫瑰圖保持一致。當某一風向最小水平分辨率計算值大于設定值L₀時，取該風向最小水平分辨率為L₀。

本發明的有益效果是：

本發明提出的方法可以對風資源評估軟件的傳統網格劃分方式進行優化，各風向總網格數與主風向的最小水平分辨率和風向頻率有關，使得網格劃分方式更好地實現人為控制，并與工程項目特性息息相關，既具有較好的工程可靠性，又可更加合理地利用計算機資源，大大提高計算效率；本發明方法對復雜地形下的風電場特別適用，尤其是主風向突出的復雜地形項目，優勢特別明顯。但本方法不僅適用于復雜地形，對于一般的平坦地形或主風向不突出的工程項目本方法同樣適用，該方法還可解決軟件定向計算過程中的不收斂問題；本發明方法通過數值模擬，得到了適用于一般地形和復雜地形條件下的主風向最小水平分辨率取值范圍，為工程項目的開展提供了參考；本發明方法是在經過大量的風電場工程項目基礎上提出的，理論依據充分，同時注重工程師設計經驗，貼合工程實際情況，可以作為實際工程設計咨詢中的指導方法。

附圖說明

圖1是本發明一種基于風向頻率的風資源網格劃分方法的流程圖；

圖2是最小水平分辨率對考慮尾流后的總發電量影響圖。

具體實施方式