[發明專利]一種考慮大氣熱穩定性的風資源評估綜合計算外推方法

有效

• 申請號: 202010967253.1
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112241612B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 姜婷婷;申新賀;潘航平;許晨曦;陳廣宇;陳晨
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/10;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種考慮大氣熱穩定性的風資源評估綜合計算外推方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對風電場進行多種大氣熱穩定性等級下的CFD定向計算；

(2)初步判定測風塔處的大氣熱穩定性等級，對測風塔處的大氣熱穩定性等級進行初步判定的方法包括時間方法和切變方法，所述切變方法以中性條件下的風切變系數，作為區分大氣穩定狀態與不穩定狀態的臨界，當上下兩層風速的風速比大于臨界風速比時，大氣處于穩定狀態；反之，則處于不穩定狀態，臨界風速比的計算公式為：

式中，z₁為低層次風速所在的高度，z₂表示高層次風速所在的高度，z₀為地表粗糙度，L_+∞→+∞，和為不同莫-奧長度時z₁高度處對數風廓線大氣熱穩定性對風速的修正值，和為不同莫-奧長度時z₂高度處對數風廓線大氣熱穩定性對風速的修正值；

(3)采用考慮大氣熱穩定性修正的對數風廓線模型，計算得到測風塔處的莫-奧長度時間序列；

(4)計算各種大氣熱穩定性等級模擬結果的權重，基于測風塔處的莫-奧長度，結合CFD定向計算時采用的莫-奧長度，計算各種大氣熱穩定性等級模擬結果的權重，其權重α計算方法為：

式中，α表示熱穩定性等級較高的定向計算結果的權重，L_Mast為測風塔處計算得到的莫-奧長度，L₁為定向計算時采用的較不穩定的大氣穩定性等級對應的莫-奧長度；L₂為定向計算時采用的較穩定的大氣熱穩定性等級對應的莫-奧長度；

(5)基于步驟(4)所述的權重，外推得到各個機位點的風資源參數結果。

2.根據權利要求1所述的一種考慮大氣熱穩定性的風資源評估綜合計算外推方法，其特征在于，所述步驟(1)進行CFD定向計算之前的準備，包括地形圖文件、粗糙度文件、機位點、測風塔坐標文件，并且多種大氣熱穩定性等級下的CFD定向計算，需分別設置各自的對數風廓線入流邊界條件：

式中，需要對u(z)進行計算，為對數風廓線大氣熱穩定性修正函數：

式中z表示風速所在的高度，u(z)表示z高度處的風速，u_*表示摩擦風速；κ表示馮卡門常數，z₀表示地表粗糙度，L即為莫-奧長度。

3.根據權利要求1所述的一種考慮大氣熱穩定性的風資源評估綜合計算外推方法，其特征在于，所述步驟(3)基于初步判定的大氣熱穩定性等級，采用考慮大氣熱穩定性修正的對數風廓線模型，用多層測風塔風速，擬合得到莫-奧長度，得到測風塔處的莫-奧長度時間序列：

式中，需要對L進行計算，為對數風廓線大氣熱穩定性修正函數：

式中z表示風速所在的高度，u(z)表示z高度處的風速，u_*表示摩擦風速；κ表示馮卡門常數，z₀表示地表粗糙度，L即為莫-奧長度。

4.根據權利要求1所述的一種考慮大氣熱穩定性的風資源評估綜合計算外推方法，其特征在于，所述步驟(5)外推得到各個機位點的風速U，采用加權平均的方法：

U＝αU₂+(1-α)U₁

式中，U₂表示僅基于較穩定的大氣熱穩定性等級的定向計算結果得到風速；U₁表示僅基于較不穩定的大氣熱穩定性等級的定向計算結果得到風速。

5.根據權利要求1所述的一種考慮大氣熱穩定性的風資源評估綜合計算外推方法，其特征在于，所述步驟(5)外推得到各個機位點的風向矢量需采用矢量加權平均的方法：

式中，表示僅基于較穩定的大氣熱穩定性等級的定向計算結果得到風向矢量；表示僅基于較不穩定的大氣熱穩定性等級的定向計算結果得到風向矢量。