[發(fā)明專利]一種風(fēng)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)的優(yōu)化布置方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711250092.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109871972B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王吉遠(yuǎn);張超;龍泉;石一迪;張耀文;歐陽(yáng)磊;劉澈;王朝;彌崧;趙樹(shù)良;李新宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京普華億能風(fēng)電技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種風(fēng)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)的優(yōu)化布置方法，其特征在于：

所述風(fēng)場(chǎng)中的風(fēng)機(jī)為雙葉輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其包括：

一級(jí)葉輪、二級(jí)葉輪和葉輪轉(zhuǎn)速合并機(jī)構(gòu)；所述葉輪轉(zhuǎn)速合并機(jī)構(gòu)具有第一輸入軸、第二輸入軸、第一輸出軸和第二輸出軸，所述一級(jí)葉輪與所述第一輸入軸驅(qū)動(dòng)連接，所述二級(jí)葉輪與所述第二輸入軸驅(qū)動(dòng)連接，所述第一輸出軸通過(guò)第一離合器與第一發(fā)電機(jī)的輸入軸驅(qū)動(dòng)連接，所述第二輸出軸通過(guò)第二離合器與第二發(fā)電機(jī)的輸入軸驅(qū)動(dòng)連接；

所述一級(jí)葉輪與所述二級(jí)葉輪同軸連接，所述一級(jí)葉輪的葉片長(zhǎng)度大于所述二級(jí)葉輪的葉片長(zhǎng)度，且工作時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向相反，所述一級(jí)葉輪位于所述二級(jí)葉輪的前方；

所述葉輪轉(zhuǎn)速合并機(jī)構(gòu)包括同軸設(shè)置的太陽(yáng)輪、齒圈和行星架，所述行星架上設(shè)有多個(gè)行星輪，所述齒圈設(shè)有內(nèi)齒和外齒，所述行星輪嚙合在所述齒圈的內(nèi)齒和所述太陽(yáng)輪之間，所述第一輸入軸設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪，所述驅(qū)動(dòng)齒輪與所述齒圈的外齒嚙合，所述第二輸入軸與所述太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)軸連接，所述行星架的轉(zhuǎn)軸通過(guò)中間軸與輸出軸驅(qū)動(dòng)連接，所述輸出軸的一端形成所述第一輸出軸，另一端形成所述第二輸出軸；

當(dāng)風(fēng)速小于第一閾值時(shí)，對(duì)一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪的葉片進(jìn)行變槳，使一級(jí)葉輪停止發(fā)電狀態(tài)，二級(jí)葉輪處于旋轉(zhuǎn)發(fā)電狀態(tài)，第一離合器處于嚙合狀態(tài)，第二離合器出去分離狀態(tài)；

當(dāng)風(fēng)速不小于第一閾值且不大于第二閾值時(shí)，對(duì)一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪的葉片進(jìn)行變槳，使一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪均處于旋轉(zhuǎn)發(fā)電狀態(tài)，第一離合器處于嚙合狀態(tài)，第二離合器處于分離狀態(tài)；

當(dāng)風(fēng)速大于第二閾值時(shí)，一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪均處于旋轉(zhuǎn)發(fā)電狀態(tài)，第一離合器和第二離合器均處于嚙合狀態(tài)；

所述優(yōu)化布置方法包括：

步驟S1，獲取風(fēng)場(chǎng)的氣象和地理?xiàng)l件，以及待選的風(fēng)機(jī)參數(shù)；

步驟S2，確定至少一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)及至少一個(gè)優(yōu)化約束，其中，所述確定至少一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)包括：計(jì)算采用成本模型，建立風(fēng)電場(chǎng)的總建設(shè)成本與風(fēng)機(jī)個(gè)數(shù)的函數(shù)，同時(shí)基于Jensen尾流模型計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)的總發(fā)電量；根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)的總建設(shè)成本與所述風(fēng)電場(chǎng)的總發(fā)電量，計(jì)算得到目標(biāo)函數(shù)；采用遺傳算法對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在初始狀態(tài)隨機(jī)生成800個(gè)個(gè)體組成的初始群體，依次進(jìn)行個(gè)體適應(yīng)度評(píng)價(jià)、選擇運(yùn)算、交叉運(yùn)算、變異運(yùn)算得到20個(gè)最優(yōu)子代，再循環(huán)計(jì)算，直至所述目標(biāo)函數(shù)收斂得出最優(yōu)解，得到所述目標(biāo)函數(shù)的最小值，作為以單位發(fā)電量成本最低為優(yōu)化目標(biāo)；

步驟S3，根據(jù)風(fēng)場(chǎng)區(qū)域構(gòu)造矩形區(qū)域，將矩形區(qū)域劃分為若干個(gè)網(wǎng)格，設(shè)定風(fēng)機(jī)只能位于每個(gè)網(wǎng)格的正中央；

步驟S4，對(duì)應(yīng)于所述矩形區(qū)域的網(wǎng)格和所述風(fēng)場(chǎng)區(qū)域的形狀，編寫有效位置數(shù)組矩陣，所述有效位置數(shù)組矩陣中，每個(gè)元素取值為“1”或“0”，“1”代表可以布置風(fēng)機(jī)的位置，“0”代表不能布置風(fēng)機(jī)的位置，不能布置風(fēng)機(jī)的位置對(duì)應(yīng)于風(fēng)場(chǎng)區(qū)域中地理?xiàng)l件不適合布置風(fēng)機(jī)的地方，及風(fēng)場(chǎng)區(qū)域以外的地方；

步驟S5，以待優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量構(gòu)造解空間，運(yùn)用二進(jìn)制離散粒子群優(yōu)化算法在解空間中按照目標(biāo)函數(shù)尋找最優(yōu)風(fēng)機(jī)布置方案，優(yōu)化后得到最優(yōu)風(fēng)機(jī)布置方案。

2.根據(jù)要求要求1所述的風(fēng)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)的優(yōu)化布置方法，其特征在于，

待優(yōu)化的風(fēng)場(chǎng)的氣象和地理?xiàng)l件包括風(fēng)場(chǎng)的大小與形狀、地表粗糙度z0、風(fēng)玫瑰圖和風(fēng)速風(fēng)頻分布，所述風(fēng)玫瑰圖包括夏季風(fēng)資源數(shù)據(jù)和冬季風(fēng)資源數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)的優(yōu)化布置方法，其特征在于，

所述基于Jensen尾流模型計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)的總發(fā)電量計(jì)算，具體為：

以所述風(fēng)場(chǎng)區(qū)域中某臺(tái)受周邊多臺(tái)機(jī)組的尾流影響的風(fēng)機(jī)，得到尾流區(qū)的動(dòng)能損耗，所述尾流區(qū)的動(dòng)能損耗為上游對(duì)臺(tái)風(fēng)機(jī)導(dǎo)致的動(dòng)能損耗的疊加得到的；

根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)安裝的風(fēng)機(jī)數(shù)量，計(jì)算得到風(fēng)電場(chǎng)的總發(fā)電量。