[發(fā)明專利]一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011038239.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112163338A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 貝耀平;劉姿;劉建平;常思哲;史兆培;張航;袁丙青;曹冬梅;冉續(xù);許昌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司;河海大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電場的風(fēng)向確定對應(yīng)的上游風(fēng)電場；

計算對應(yīng)的上游風(fēng)電場對目標(biāo)風(fēng)電場的尾流干擾作用；

根據(jù)計算出的上游風(fēng)電場對目標(biāo)風(fēng)電場的尾流干擾作用計算獲得目標(biāo)風(fēng)電場在該風(fēng)向情況下受上游風(fēng)電場影響后的入流風(fēng)速。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法，其特征在于，所述根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電場的風(fēng)向確定對應(yīng)的上游風(fēng)電場的方法包括以下步驟：

將目標(biāo)風(fēng)電場風(fēng)向按照風(fēng)能玫瑰圖均勻分為多個扇區(qū)，并以正北方為0°方向?qū)ι葏^(qū)順序編號，且各扇區(qū)內(nèi)所有入流方向均簡化為指向扇區(qū)中心方向；

根據(jù)目標(biāo)風(fēng)電場的風(fēng)向確定該風(fēng)向?qū)?yīng)的扇區(qū)；

根據(jù)該風(fēng)向?qū)?yīng)的扇區(qū)確定對應(yīng)的上游風(fēng)電場。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法，其特征在于，所述扇區(qū)為16個，各扇區(qū)范圍為22.5°。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法，其特征在于，所述計算上游風(fēng)電場對目標(biāo)風(fēng)電場的尾流干擾作用的方法包括以下步驟：

確定上游風(fēng)電場的排布方式、風(fēng)力機(jī)每兩行之間的距離、各行風(fēng)力機(jī)間距離和目標(biāo)風(fēng)電場入流面距離上游風(fēng)電場入流面之間的距離；

建立上游風(fēng)電場的簡化梯臺尾流擴(kuò)散模型，確定上游風(fēng)電場的長、寬、高、模型中心距地面的距離、上游風(fēng)電場入流風(fēng)速和環(huán)境湍流強(qiáng)度；計算上游風(fēng)電場推力系數(shù)，當(dāng)上游風(fēng)電場的風(fēng)力機(jī)為分散式排布時，計算公式為：

C_T為上游風(fēng)電場等效簡化推力系數(shù)，N表示上游風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)力機(jī)數(shù)量，r₀為上游風(fēng)電場風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪半徑，L為上游風(fēng)電場垂直于入流方向的寬度，C_T0為入流風(fēng)速對應(yīng)的推力系數(shù)；

基于計算得出的上游風(fēng)電場推力系數(shù)，計算風(fēng)電場尾流區(qū)湍流強(qiáng)度，計算公式如下：

其中，D表示上游風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪直徑，I_w為尾流區(qū)湍流強(qiáng)度，I₀為環(huán)境湍流強(qiáng)度，I₊為附加湍流強(qiáng)度，C_T為上游風(fēng)電場等效簡化推力系數(shù)，x為目標(biāo)風(fēng)電場內(nèi)氣流流經(jīng)的第一臺風(fēng)力機(jī)到上游風(fēng)電場出流面的距離；

根據(jù)計算得出的上游風(fēng)電場尾流區(qū)湍流強(qiáng)度，修正上游風(fēng)電場的尾流衰減系數(shù)，計算公式為:

其中，k為尾流衰減系數(shù)，I_w是上游風(fēng)電場的尾流區(qū)湍流強(qiáng)度，I₀是環(huán)境湍流強(qiáng)度；

計算目標(biāo)風(fēng)電場入流風(fēng)速與上游風(fēng)電場入流風(fēng)速比值，其公式為：

其中，u_∞為目標(biāo)風(fēng)電場入流風(fēng)速，u₀為上游風(fēng)電場入流風(fēng)速，C_T為上游風(fēng)電場等效簡化推力系數(shù)，k_c為修正后的上游風(fēng)電場的尾流衰減系數(shù)，x為目標(biāo)風(fēng)電場內(nèi)氣流流經(jīng)的第一臺風(fēng)力機(jī)到上游風(fēng)電場出流面的距離，r₀為風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪半徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法，其特征在于，所述計算上游風(fēng)電場對目標(biāo)風(fēng)電場的尾流干擾作用的方法包括以下步驟：根據(jù)修正后的尾流衰減系數(shù)k_c，得出上游風(fēng)電場的尾流區(qū)水平輪廓線，函數(shù)公式為：

其中，L_W表示上游風(fēng)電場尾流區(qū)寬度。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多風(fēng)電場交互影響下的風(fēng)速計算方法，其特征在于，計算上游風(fēng)電場的推力系數(shù)的步驟還包括：

當(dāng)上游風(fēng)電場的風(fēng)力機(jī)為串列式排布時，上游風(fēng)電場的推力系數(shù)計算公式為：

其中，M表示沿入流方向風(fēng)力機(jī)排列的行數(shù)，表示沿風(fēng)向下每兩排間的距離，S_ave表示上游風(fēng)電場每排間距的平均值，α表示上游風(fēng)電場后排風(fēng)力機(jī)風(fēng)速混合系數(shù)，β表示全場風(fēng)速混合系數(shù)，表示上游風(fēng)電場內(nèi)風(fēng)力機(jī)位置的平均風(fēng)速，為上游風(fēng)電場平均風(fēng)速所對應(yīng)的推力系數(shù)。