[發明專利]風機與尾流投影面積疊加計算方法及裝置

在審

• 申請號: 201910325506.2
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110046442A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 袁凌;尹鐵男;李潤祥;牟金磊;羅方正;袁飛;楊帆;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 黨小林

本發明提供了一種風機與尾流投影面積疊加計算方法及裝置。所述方法包括：將風機的覆蓋面等效為風機圓形，并將尾流的覆蓋面等效為尾流圓形；將風機圓形及尾流圓形投影至相同平面；根據風機圓形與尾流圓形之間的相對位置關系計算疊加部分的面積。本發明提供的風機與尾流投影面積疊加計算方法及裝置提出了全面的疊加面積計算模型，能夠提高尾流計算的準確性。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及一種風機與尾流投影面積疊加計算方法及裝置。

背景技術

隨著風電行業的發展，為了追求經濟效益最大化，人們期望風電場中放置盡可能多的風機以提高發電量。陸上風場，尤其是海上風場，越來越多的大型風場已經建立或在規劃之中。陸上大型風場，以及大多呈陣列排布的海上風場中，相當多數的風機都處在上游風機的尾流影響區域內工作，下游風機輸入的是經過上游風機折減的尾流而非環境風，不但造成了發電量的降低，還增大了湍流度和疲勞載荷，尾流效應是風電場規劃設計中需要考慮的重要因素。

在計算上游風機對下游風機的影響時，由于下游風機未必恰好處于上游風機的尾流中心處，故而常需要計算上游風機的尾流與下游風機的疊加面積。在計算風場內某一點的流速時，由于其常處于兩臺風機的尾流的共同影響之中，為了確定這個共同作用區域，也需要計算兩臺風機尾流的疊加面積。風機、尾流影響區的幾何模型在研究中被假設為圓形，于是問題的核心是計算兩個圓形的疊加面積。在科研文獻和日常工作中，往往以簡單的兩個圓的邊緣疊加來計算面積，這樣做在科研中或是在簡單地分析中可以接受，但是在需要針對各種風向作用下的中大型風電場進行準確發電量計算時就顯得過于粗略了。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種風機與尾流投影面積疊加計算方法及裝置，能夠提高尾流計算的準確性。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種風機與尾流投影面積疊加計算方法，所述方法包括：將風機尾流的覆蓋面等效為圓形；將兩個代表不同風機尾流的覆蓋面的圓形投影至相同平面；根據兩個圓形之間的相對位置關系計算疊加部分的面積。

在一些實施方式中，風機圓形與尾流圓形之間的相對位置關系，包括：風機圓形完全在尾流圓形內、風機圓心在兩圓交線的內側、風機圓心在兩圓交線與尾流圓形組成的弓形內、風機圓心在尾流圓形之外。

在一些實施方式中，當風機圓心與尾流圓心之間的間距d與風機圓形的半徑r、尾流圓形的半徑R之間滿足d≤R-r時，風機圓形完全在尾流圓形內部，此時，疊加部分的面積按照如下公式計算：

S_int＝S_r

其中，S_int為疊加部分的面積，S_r為風機圓形的面積。

在一些實施方式中，當風機圓心與尾流圓心之間的間距d與風機圓形的半徑r、尾流圓形的半徑R之間滿足時，風機圓心在兩圓交線的內側，此時，疊加部分的面積按照如下公式計算：

S_int＝πr²+θ_RR²-(d+x)²tanθ_R-θ_rr²+x²tanθ_r

其中，S_int為疊加部分的面積，θ_R是疊加部分對應在尾流圓形內的圓周角，θ_r是疊加部分對應在風機圓形內的圓周角，x是風機圓形與尾流圓形的兩個交點之間的間距的一半。

在一些實施方式中，當風機圓心與尾流圓心之間的間距d與風機圓形的半徑r、尾流圓形的半徑R之間滿足時，風機圓心在兩圓交線與尾流圓形組成的弓形內，此時，疊加部分的面積按照如下公式計算：