[發明專利]一種風力發電機組優化選型的方法

在審

• 申請號: 201911239794.6
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN111445055A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 馬文通;楊永鋒;崔雅文;李霄;鄧超翔;汪濙海
• 申請（專利權）人: 中電投電力工程有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;F03D9/25
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明涉及一種風力發電機組優化選型的方法。本發明通過公司風電大數據中心獲取風機部套成本數據和風電場建設的歷史數據，研究風機發電收益及成本與額定功率、風輪直徑和輪轂高度的函數關系，建立風力發電機優化選型模型，能夠針對風電場風能資源特點做最優化分析，最終確定保障內部收益率最高的機型參數。定制化設計的風機改變了以往“風場匹配已有風機”的設計思路，轉而使用“風機適應風場”，使得風電設備能最大限度地適應風電場的風況及氣候狀況，有效減少風機故障率并提升發電效益，實現了風電大基地設計的現代化。

技術領域

本發明涉及一種風力發電機選型優化的方法，屬于能源領域。

背景技術

傳統風機選型工作中，甲方對廠商提供的風機數據和發電量計算結果進行對比分析，參考資本金收益率最高方案的機型。傳統方法受制于機型資料的豐富程度和各廠商的報價策略，選定的機型不能最真實地反應風電機組對風電場現場的適應能力，因此不能充分發揮風電場最大資源稟賦。

大基地式的風電場由于風資源在時間、空間上跨度較大，風電機組體量在幾十到幾百兆瓦之間，所以在大基地風機選型方面更需要貼合現場實際需要。評價風力發電機組選型所帶來的經濟性，主要是指針對特定風場投資所產生的經濟效益進行評估和分析。對于一個風電場的建設和投資，需要考慮的主要因素為風電場單位千瓦造價、年上網發電量大小、上網電價及內部收益率等。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：傳統風機選型工作中，甲方對廠商提供的風機數據和發電量計算結果進行對比分析，參考資本金收益率最高方案的機型。傳統方法受制于機型資料的豐富程度和各廠商的報價策略，選定的機型不能最真實地反應風電機組對風電場現場的適應能力，因此不能充分發揮風電場最大資源稟賦。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種風力發電機組優化選型的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、擬合風電機組部件成本函數，利用該風電機組部件成本函數對風電機組發電成本進行分析計算，以比較不同的風電機組運行在某一特定環境條件下的經濟性，其中，將所有風電機組的部套部件分為三類，第一類部件為固定價格部件，第二類部件為價格隨風機額定功率、葉輪直徑和輪轂高度變化的部件，第三類部件為塔筒、基礎混凝土價格，每一類部件擬合不同的成本函數；

步驟2、通過數據庫中已存儲的不同額定功率、不同葉片長度風機的額定功率曲線，利用下式推導出不同風速條件下的理論風能利用系數C_p，公式如下：

式中，P_available表示單位時間作用到葉輪上的理論風能，根據不同葉片長度、滿發功率風機的額定功率曲線獲得；A表示風輪的掃掠面積，U表示風速；

步驟3、利用上一步得到的不同風速條件下的理論風能利用系數C_p擬合得到理論風能利用系數C_p曲線，理論風能利用系數C_p曲線的橫軸為風速U、縱軸為理論風能利用系數C_p；

步驟4、基于當前測量得到的不同風速U利用步驟3得到的理論風能利用系數c_p曲線獲得相對應的理論風能利用系數c_p，再利用下式推導出不同風速條件下單位時間作用到葉輪上的理論風能P_available：

式中，ρ表示空氣密度；

步驟5、將得到由風速U及對應的理論風能P_available組成的數據集進行分類插值，反向推導到任意已知額定功率、輪轂高度和葉片廠的風機功率曲線，風機功率曲線的橫軸為風速U、縱軸為功率；

步驟6、利用雙參數威布爾分布擬合風速風頻分布，雙參數威布爾分布的概率密度函數為：