[發(fā)明專利]一種風電場微觀智能布機方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810831287.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109299495B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛瑩;李均凱;高海峰;鮑倩
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/18;G06Q50/06
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發(fā)明涉及一種風電場微觀智能布機方法，首先利用DEM生成坡度和起伏度；以坡度結(jié)合起伏度，將地形分為平坦與復(fù)雜兩類地形；然后分別針對兩種地形，進行個性化分析與設(shè)計，構(gòu)建分別對應(yīng)不同地形的風機布機方案；本方法對于風電場微觀布機全程智能化，無需人工決策，提高了風機布設(shè)的準確性，同時快速而簡單地選擇出最佳的布機位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風電場微觀智能布機方法，屬于地形分類領(lǐng)域和地學(xué)選址技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源就是能夠提供能量的物質(zhì)資源，風能就是這樣的自然能源之一。風能是太陽能在地球上的一種轉(zhuǎn)化形式，是一種不產(chǎn)生任何污染排放的可再生的能源。風力發(fā)電在可再生能源的利用中有著巨大的發(fā)展前景，而風電場選址作為風電場建設(shè)項目的前期工程，對風力發(fā)電場建設(shè)的成敗及其今后的效益起著至關(guān)重要的作用。所以，隨著風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，對風電場選址的研究顯得愈發(fā)重要。

風電場微觀選址是在宏觀選址的基礎(chǔ)上，考慮預(yù)建風電場處的風能資源、地理條件及風機布局的過程。國內(nèi)外學(xué)者對風機的選址布局問題進行了大量的研究，Mosetti等人于1994首次將遺傳算法引入到風電場優(yōu)化問題的研究之中；Saavedra-Moreno等人采用種子優(yōu)化算法研究了風電場中的風力機選址，并考慮了地形起伏對風速的影響；Rodman等人采用GIS中空間分析的方法，研究了北加州的風力機微觀選址問題；Serwan M.J Babana等人采用基于GIS的綜合指數(shù)法研究了英國風電場的微觀選址問題；陳愛等采用基于計算流體力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬方法，對過山氣流在低空復(fù)雜地形中的三維湍流進行模擬，最終確定了風力機安裝的最佳位置；許昌等人采用Jensen尾流模型和Lissaman尾流模型，通過改進的浮點值編碼遺傳算法，對風力機選址進行研究。

隨著風電資源開發(fā)的不斷深入，風電場的地形越來越復(fù)雜，而對復(fù)雜地形微觀選址時風機布置的研究成果并不多見。目前的大多數(shù)的研究方法只針對平坦地形，選址時往往將復(fù)雜地形與平坦地形混為一談，對于山區(qū)、山丘等復(fù)雜地形，不能簡單地按平坦地形的原則確定風機位置，很多研究者并沒有在風機布置前，將研究區(qū)域分為平坦地形和復(fù)雜地形兩類地形，針對不同的地形選擇不同的選址原則，造成了風機選址不準確，風機實際工作達不到預(yù)期效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用全新構(gòu)思，綜合考慮平坦地形與復(fù)雜地形，并分別制定相應(yīng)合理解決方案，能夠有效提高風機布設(shè)準確性的風電場微觀智能布機方法。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計了一種風電場微觀智能布機方法，用于實現(xiàn)目標區(qū)域風電場的布機操作，包括如下步驟：

步驟A.基于目標區(qū)域原始DEM數(shù)據(jù)圖像，獲得目標區(qū)域地形起伏度數(shù)據(jù)、以及目標區(qū)域地形坡度數(shù)據(jù)，然后進入步驟B；

步驟B.基于預(yù)設(shè)地形起伏度閾值和預(yù)設(shè)地形坡度閾值，按平坦地形、以及除平坦地形外的復(fù)雜地形的劃分方法，針對目標區(qū)域中的地形進行劃分分析，并進入步驟C；

步驟C.若目標區(qū)域中僅包含平坦地形區(qū)域，則進入步驟D；若目標區(qū)域中僅包含復(fù)雜地形區(qū)域，則進入步驟F；若目標區(qū)域中同時包含平坦地形區(qū)域和復(fù)雜地形區(qū)域，則同時分別進入步驟D和步驟F；

步驟D.獲取目標區(qū)域風場數(shù)據(jù)的時空特征，并利用風場數(shù)據(jù)中平均u分量和平均v分量的正切變換獲得風向夾角，從而獲得目標區(qū)域的盛行風向，然后進入步驟E；其中,u和v分別代表預(yù)設(shè)兩個相互垂直的的地理方向；

步驟E.根據(jù)目標區(qū)域中的平坦地形區(qū)域DEM數(shù)據(jù)，結(jié)合目標區(qū)域的盛行風向，針對目標區(qū)域中的平坦地形區(qū)域進行風電場的布機操作；

步驟F.根據(jù)目標區(qū)域原始DEM數(shù)據(jù)圖像，獲得目標區(qū)域中復(fù)雜地形區(qū)域的山脊區(qū)域；同時，根據(jù)目標區(qū)域原始DEM數(shù)據(jù)圖像，獲得目標區(qū)域中復(fù)雜地形區(qū)域的山頂點區(qū)域，然后進入步驟G；