[發(fā)明專利]在役山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)資源可視化評(píng)估方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110274739.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113051845B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓毅;韓斌;王忠杰;李穎峰;王迪;劉瑞;童博;宋子琛;趙勇;張歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F111/10;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種在役山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)資源可視化評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取在役山地風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)有測(cè)風(fēng)設(shè)備的空間位置，及實(shí)時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)；

在風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集中，找到對(duì)應(yīng)風(fēng)向扇區(qū)下的相關(guān)風(fēng)速數(shù)據(jù)；并利用內(nèi)部插值法對(duì)相應(yīng)離地高度層的風(fēng)矢量進(jìn)行在線計(jì)算，得到當(dāng)前全風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源分布；

以可視化圖譜的形式進(jìn)行在役山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)資源評(píng)估；

所述風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集采用先導(dǎo)數(shù)值模擬的方式，以各來(lái)流風(fēng)向扇區(qū)下的標(biāo)志性入流風(fēng)速序列為驅(qū)動(dòng)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域風(fēng)況進(jìn)行計(jì)算，從而建立各風(fēng)向扇區(qū)中不同驅(qū)動(dòng)風(fēng)速下的風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集；具體包括以下步驟：

根據(jù)目標(biāo)山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)地測(cè)風(fēng)設(shè)備與各風(fēng)電機(jī)組的地理位置坐標(biāo)，確定山地風(fēng)電場(chǎng)的目標(biāo)計(jì)算域，獲取山地風(fēng)電場(chǎng)地形的高精度數(shù)字高程模型，建立并生成待進(jìn)行風(fēng)資源CFD數(shù)值模擬的六面體空間計(jì)算域及網(wǎng)格；

制定基于CFD模式的風(fēng)資源精細(xì)化數(shù)值模擬方案；并采用每個(gè)標(biāo)志性驅(qū)動(dòng)風(fēng)速，對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)區(qū)進(jìn)行CFD數(shù)值模擬；

基于每組驅(qū)動(dòng)風(fēng)況對(duì)應(yīng)的風(fēng)資源模擬結(jié)果，根據(jù)實(shí)地測(cè)風(fēng)設(shè)備的位置坐標(biāo)，在模擬結(jié)果中對(duì)實(shí)地測(cè)風(fēng)設(shè)備輪轂高度處風(fēng)向與風(fēng)速進(jìn)行采樣，作為測(cè)風(fēng)點(diǎn)位驅(qū)動(dòng)風(fēng)況；

基于得到的每組測(cè)風(fēng)點(diǎn)位驅(qū)動(dòng)風(fēng)況，構(gòu)建風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集框架；

所述制定基于CFD模式的風(fēng)資源精細(xì)化數(shù)值模擬方案，具體包括：

劃分來(lái)流風(fēng)向扇區(qū)；

在每個(gè)來(lái)流風(fēng)向扇區(qū)下，確定相應(yīng)入口邊界輪轂高度處，可用于驅(qū)動(dòng)數(shù)值模擬的標(biāo)志性入流風(fēng)速序列；

基于風(fēng)資源評(píng)估方法，設(shè)置各向邊界條件，時(shí)、空間離散格式，湍流模型以及求解流動(dòng)控制方程的耦合迭代算法的數(shù)值模擬所涉及的運(yùn)算參數(shù)；

在各個(gè)來(lái)流風(fēng)向扇區(qū)下，采用每個(gè)標(biāo)志性驅(qū)動(dòng)風(fēng)速，對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)區(qū)進(jìn)行CFD數(shù)值模擬，直至每組驅(qū)動(dòng)風(fēng)況對(duì)應(yīng)的模擬結(jié)果收斂并維持穩(wěn)定性；

所述構(gòu)建風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集框架包括：

根據(jù)來(lái)流風(fēng)向扇區(qū)，建立第一層來(lái)流風(fēng)向數(shù)據(jù)集，所述來(lái)流風(fēng)向數(shù)據(jù)集包括由與來(lái)流風(fēng)向扇區(qū)對(duì)應(yīng)數(shù)目的第一子集組成，各個(gè)第一子集與測(cè)風(fēng)點(diǎn)位驅(qū)動(dòng)風(fēng)向?qū)?yīng)來(lái)流扇區(qū)的中心角度數(shù)值對(duì)應(yīng)；

在所述來(lái)流風(fēng)向數(shù)據(jù)集的各子集下，建立第二層風(fēng)速數(shù)據(jù)集；

所述風(fēng)速數(shù)據(jù)集包括由與測(cè)風(fēng)點(diǎn)位驅(qū)動(dòng)風(fēng)速對(duì)應(yīng)數(shù)目的第二子集組成，各個(gè)第二子集與測(cè)風(fēng)點(diǎn)位驅(qū)動(dòng)風(fēng)速數(shù)值對(duì)應(yīng)；

在第二層風(fēng)速數(shù)據(jù)集的第二子集下，基于葉輪掃風(fēng)高度，建立第三層不同離地高度層數(shù)據(jù)集；所述不同離地高度層數(shù)據(jù)集由多個(gè)第三子集組成，第三子集以風(fēng)輪葉片掃風(fēng)最低點(diǎn)高度、輪轂高度以及風(fēng)輪葉片掃風(fēng)最高點(diǎn)高度的數(shù)值相對(duì)應(yīng)；

所述在風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集中，找到對(duì)應(yīng)風(fēng)向扇區(qū)下的相關(guān)風(fēng)速數(shù)據(jù)，具體包括以下步驟：

根據(jù)實(shí)時(shí)風(fēng)向數(shù)據(jù)在來(lái)流扇區(qū)角度范圍，確定風(fēng)向扇區(qū)中心角度，進(jìn)入風(fēng)資源離線數(shù)據(jù)集中對(duì)應(yīng)的來(lái)流風(fēng)向數(shù)據(jù)集；

進(jìn)入來(lái)流風(fēng)向數(shù)據(jù)集中的風(fēng)速數(shù)據(jù)集，尋找與風(fēng)速數(shù)據(jù)數(shù)值相鄰的兩個(gè)風(fēng)速值；

分別進(jìn)入與風(fēng)速數(shù)據(jù)相鄰兩個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)集中對(duì)應(yīng)的不同離地高度層數(shù)據(jù)集，同時(shí)讀取相同離地高度層文件夾中的整場(chǎng)風(fēng)矢量數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在役山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)資源可視化評(píng)估方法，其特征在于，所述利用內(nèi)部插值法對(duì)相應(yīng)離地高度層的風(fēng)矢量進(jìn)行在線計(jì)算，得到當(dāng)前全風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源分布，具體包括以下步驟：

將風(fēng)速數(shù)據(jù)與相鄰的兩個(gè)風(fēng)速值進(jìn)行內(nèi)部插值計(jì)算，得到內(nèi)插比例因子，結(jié)合讀取的兩個(gè)相鄰風(fēng)速對(duì)應(yīng)的相同離地高度的風(fēng)矢量數(shù)據(jù)，利用插值計(jì)算基于當(dāng)前風(fēng)向數(shù)據(jù)與風(fēng)速數(shù)據(jù)下的整場(chǎng)風(fēng)矢量數(shù)據(jù)；

讀取相鄰兩個(gè)風(fēng)速數(shù)據(jù)集中，相同離地高度層文件夾中同一空間位置處的風(fēng)矢量數(shù)據(jù)，

利用插值計(jì)算基于當(dāng)前風(fēng)向數(shù)據(jù)與風(fēng)速數(shù)據(jù)下，離地高度層中空間每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的x、y、z方向風(fēng)速分量；

在各空間點(diǎn)位進(jìn)行依次風(fēng)速分量計(jì)算后，將得到當(dāng)前全風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源分布數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在役山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)資源可視化評(píng)估方法，其特征在于，所述以可視化圖譜的形式進(jìn)行在役山地風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)資源評(píng)估具體包括以下步驟：

基于當(dāng)前實(shí)測(cè)風(fēng)向數(shù)據(jù)與風(fēng)速數(shù)據(jù)下得到的不同離地高度的整場(chǎng)風(fēng)矢量數(shù)據(jù)，通過(guò)可視化工具得到當(dāng)前場(chǎng)區(qū)風(fēng)速切片云圖、流線的可視化顯示；

對(duì)各風(fēng)力機(jī)組點(diǎn)位的風(fēng)速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)風(fēng)速-功率曲線對(duì)各機(jī)組的理論與實(shí)際功率進(jìn)行復(fù)核。