[发明专利]一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发配电技术，具体讲涉及一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法。

背景技术

大型风电基地覆盖面积广，一般包含多个风电场或风电场群，由于电网输送通道受限、调峰能力不足等因素会导致一定程度的弃风。正确科学的认识弃风、以合理的方式计算弃风电量将不仅有助于风电产业的健康、平稳发展，还能提升电网调度运行水平、推动风电规划与电网规划的协调发展、提高清洁能源利用率。

目前，风电行业对弃风电量的评估主要采用的是样板机方法，即在弃风时段保留不超过风机总台数10％的样板机正常运行，根据样板机的实际功率计算风电场的理论功率。然而，受地形、地貌等因素的影响，风电场每台风机的出力并非简单的线性关系，样板风机方法计算精度受到一定程度的制约。因此，需要提供一种以测风塔测风数据为基础，综合考虑地形、地貌、尾流等影响，计算风电场的理论电量，并与实际电量相比的方法，以实现对弃风电量的精确计算。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法，该方法以测风塔测风数据为基础，考虑地形、地貌及风电机组尾流等影响，计算风电机组轮毂高度处的风速，再根据功率曲线获得风电机组理论功率，对风电场所有风电机组的理论功率求和得到风电场理论功率，最后将风电场理论功率和实际功率分别对时间积分，得到理论电量和实际电量，两者相减得到风电场弃风电量，实现对风电场弃风电量的精确计算。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于测风塔测风数据的风电场弃风电量确定方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

(1)确定测风数据在地形、地貌和风机尾流影响下的变化；

(2)确定风电机组的理论功率；

(3)确定风电场理论功率；

(4)从能量管理系统中获得风电场实际功率；

(5)确定风电场弃风电量。

进一步地，所述步骤(1)包括：

①确定地形对风速的影响：地形扰动下的受扰边界层包括内层、外层和中间层；

②确定地貌对风速的影响；

③确定风电机组尾流对风速的影响。

进一步地，所述①中，风电机组边界层外层风速的扰动的求解包括：

边界层外层在地形扰动下的流场变化按照势流理论求解，将地形变化看作对未受扰流场的小扰动,由势流理论得：

u'＝▽χ1)；

其中：u'为变化地形对未受扰流场的扰动；χ(r,φ,z)为柱坐标下的势函数，▽为哈密顿算子；r、φ、z分别表示柱坐标系中的三个坐标变量；

以风电机组所在位置为坐标原点，则边界层外层在地形扰动下的流场变化转换为求解以下定解问题：

其中：u₀为上风向未受扰水平风速矢量；h(r,φ)为地形高度函数；R为研究区域半径，R＝10km为10km外的地形变化将不再影响风电机组位置处的流场；L为地形扰动在垂直方向上的长度；

χ(r,φ,z)的通解：

式中,J_n(α_jr)为n阶贝塞尔函数；

由边界条件和贝塞尔函数的正交性以及表达式1)得：

其中：为地形变化对风电机组位置处边界层外层流场的扰动，为一阶贝塞尔函数的第j个零点；e_r、e_φ分别为径向与方位角方向的单位向量；系数A_1j、B_1j由下式5)确定：

其中：▽h(r,φ)包含地形变化信息；

根据表达式4)和5)，在给定风电机组地理位置以及地形变化信息后，获得地形变化对风电机组位置边界层外层流场的扰动。

进一步地，所述①中，对风电机组边界层内层风速的扰动求解，包括：

边界层内层流场扰动随高度按对数风廓线变化，在边界层内层层顶扰动达到最大并大于势流解，内层流场对于同一高度势流解的修正值为：