[發明專利]一種多風電場交互影響下的風速計算方法及裝置

在審

• 申請號: 202011038239.X
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112163338A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）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;許昌
• 申請（專利權）人: 中國三峽新能源（集團）股份有限公司;河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明提供一種計算步驟簡單、計算量小的多風電場交互影響下的風速計算方法。包括以下步驟：根據目標風電場的來流風向確定對應的上游風電場；計算對應的上游風電場對目標風電場的尾流干擾作用；根據計算出的上游風電場對目標風電場的尾流干擾作用計算獲得目標風電場在該風向情況下受上游風電場影響后的入流風速。本發明提供的方法計算區域小，計算方法簡單，計算量較小，計算時間較短，能夠快速準確計算出風電場來流風速，符合工程的實際需求。

技術領域

本發明涉及一種多風電場交互影響下的風速計算方法及裝置，屬于風電場尾流計算技術領域。

背景技術

在當前全球風能資源高速發展的情況下，風電場的開發在可預期時間內仍將持續穩步增長。對于風資源豐富，建設條件優異的平坦地形，風電場已經廣泛分布，未來擬建的風電場必須考慮周邊已建成風電場所產生的交互影響，因此開展風電場對風電場之間的尾流干擾效應的影響至關重要。

目前，對于風電場尾流的研究主要集中于單臺風力機尾流或者多臺風力機尾流的相互疊加，風電場尾流的研究相對較少，工程上主要是通過WAsP，WindSim，WT等計算軟件將待建風電場與周邊風電場作為整體進行全場計算，相對較為復雜。學術研究領域，學者提出流體數值模擬(CFD)的方法對風電場尾流進行計算，計算區域大，計算方法復雜，計算量巨大，計算時間較長，對計算資源要求也很高，不符合工程的實際需求。

量化研究風電場間在尾流干擾效應作用下的交互影響，建立受上游風電場影響下的風速計算模型，對于未來待建的風電場選址及經濟性都有著不可或缺的重要意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種計算步驟簡單、計算量小的多風電場交互影響下的風速計算方法。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種多風電場交互影響下的風速計算方法，包括以下步驟：根據目標風電場的風向確定其對應的上游風電場；計算對應的上游風電場對目標風電場的尾流干擾作用；根據計算出的上游風電場對目標風電場的尾流干擾作用計算獲得目標風電場在該風向情況下受上游風電場影響后的入流風速。

進一步的，所述根據目標風電場的風向確定對應的上游風電場的方法包括以下步驟：將目標風電場風向按照風能玫瑰圖均勻分為多個扇區，并以正北方為0°方向對扇區順序編號，且各扇區內所有入流方向均簡化為扇區中心方向；根據目標風電場的風向確定該風向對應的扇區；根據該風向對應的扇區確定對應的上游風電場。

進一步的，所述扇區為16個，各扇區范圍為22.5°。

進一步的，所述計算上游風電場對目標風電場的尾流干擾作用的方法包括以下步驟：確定上游風電場的排布方式、風電機每兩行之間的距離、各行風力機間距離和目標風電場入流面距離上游風電場出流面之間的距離；建立上游風電場的簡化梯臺尾流擴散模型，確定上游風電場的長、寬、高、模型中心距地面的距離、上游風電場入流風速和環境湍流強度；計算上游風電場推力系數，當上游風電場的風力機為分散式排布時，計算公式為：

C_T為上游風電場推力系數，N表示上游風電場內的風力機數量，r₀為上游風電場風力機風輪半徑，L為上游風電場垂直于入流方向的風電場寬度，C_T0為入流風速對應的推力系數；

基于計算得出的上游風電場推力系數，計算風電場尾流區湍流強度，計算公式如下：