[发明专利]一种风电场微观选址用地表粗糙度变化模型的建模方法

权利要求书

1.一种风电场微观选址用地表粗糙度变化模型的建模方法，其特征在于，主要包括：

a、建立粗糙度变化模型；

b、求解上述建立的粗糙度变化模型，具体包括：

非均一下垫面对上风向未受扰流场的扰动一般通过增速因子来评价，增速因子定义为：相对于下垫面同一高度处，下风向受扰风速与上风向未受扰风速之差与上风向未受扰风速的比，即：

$\mathrm{\Δ}S=\frac{U-U_0}{U_0}=\frac{U^{\′}}{U_0}---\left(5\right)$

其中，U₀表示上风向未受扰风速，U′表示下风向受扰风速与上风向未受扰风速之差。

2.根据权利要求1所述的一种风电场微观选址用地表粗糙度变化模型的建模方法，其特征在于，所述步骤a，具体包括：

假设上游未受扰来流经过两次粗糙度变化扰动后到达测风塔所在位置，此时的风电机组的风廓线应由三部分拼接而成，分别为对应粗糙度z₀₁、摩擦速度u_*1的u₁(z)，对应粗糙度z₀₂、摩擦速度u_*2的u₂(z)以及对应粗糙度z₀₃、摩擦速度u_*3的u₃(z)；

根据实验观测与仿真分析，流经变化粗糙度的下风向风廓线表示为：

$u\left(z\right)=\left\{\begin{array}{cc}{u}^{\′}\frac{\ln \left(z/z_{01}\right)}{\ln \left(0.3h/z_{01}\right)}& z\≥0.3h\\ u^{\′\′}+\left(u^{\′}-u^{\′\′}\right)\frac{\ln \left(z/0.09h\right)}{\ln \left(0.3/0.09\right)}& 0.09h\≤z\≤0.3h\\ u^{\′\′}\frac{\ln \left(z/z_{02}\right)}{\ln \left(0.09h/z_{02}\right)}& z\≤0.09h\end{array}\right.---\left(1\right);$

公式(1)中，z₀₂为研究位置的粗糙度，z₀₁为距离研究位置最近的上风向粗糙度，u表示风速，z表示距离地表的高度，u_*1、u_*2分别为对应z₀₁、z₀₂的摩擦速度，κ＝0.4为卡曼常数，h为内边界层高度，由下式确定：

$\frac{h}{z_0^{\′}}(\ln \frac{h}{z_0^{\′}}-1)=0.9\frac{x}{z_0^{\′}}---\left(2\right);$

公式(2)中，z'₀＝max(z₀₁,z₀₂)，其值等于Z₀₁和Z₀₂中较大的一个，x为粗糙度变化位置与研究位置的距离；

由上，如果已知摩擦速度u_*1、u_*2与粗糙度z₀₁、z₀₂，根据公式(1)和公式(2)得到粗糙度变化扰动下的风力发电机组处不同高度的风速值。