[发明专利]季风气候明显区域的平坦地形风机优化布置方法

说明书

提出了一种季风气候明显区域的平坦地形风力发电机组优化布置方法，属于风机优化布置技术领域，所述方法包括：获取风电场的原始资料，根据获得的所述地理信息确定风电场的范围并根据风电场的范围确定风力发电机组的排列数；确定影响季风气候明显的区域中平坦地形风机优化布置的三个影响因素即排列角α、偏移间距比i以及纵向间距比j及所述影响因素的合理取值范围；根据得出的正交实验结果进行相关统计分析，确定所述影响因素的最佳取值以得出最优的风电场风力发电机组布置方案。本方法解决了如何通过提取更全面的影响风力发电机组布置的主要因素来获得适于季风气候明显地区风机布置的技术问题。

技术领域

本发明涉及风机优化布置技术领域，尤其涉及一种季风气候明显区域的平坦地形风机优化布置方法。

背景技术

风力发电机组(简称“风机”)优化布置是指通过特定的优化算法使风力发电机组的布置更加合理，使整个风电场的综合效益更优。对于季风气候明显的地域来说，平坦地形风力发电机组的优化布置的主要影响因素是风力发电机组相互间的尾流影响，这种影响主要是由各风力发电机组所处的相对位置所引起。风力发电机组的最优位置既可以通过列举法来实现，即计算各种组合的可能性；也可以通过适当人工前期干预下的实验方法来实现，即借助数学统计分析与工程实验方法相结合的方法实现。前一种方法在理论上较为简单，但是只能在基于遗传算法、神经元算法等方法下借助计算机的长时间运算来实现；后一种方法需要把数学统计分析与工程实验方法应用到优化中，可以节约大量时间成本。本发明人曾于2011年6月30日申请了申请号为201110180419.6、名称为《平坦地形风力发电机组优化布置方法》的中国发明专利并得到授权，本申请是对该专利进行的实质性的改进，这种改进主要体现在：本专利进一步根据我国季风气候明显区域的气候特征，对优化中所用到的参数进行了实质性的改变。经过深入的研究发现：在季风气候明显区域，由于主导风向往往特别的集中，如我国内蒙古区域，主导风能往往集中在西北方向，其他方向的风能分布特别的少，那么对于这样的季风性气候的区域，垂直于主导风向(本领域技术人员可以理解，这里说的垂直是指大体上垂直，比如主导风向为北风，大体上东西排列的风机就垂直于主导风向)的风力发电机组间距离的变化对风力发电机组的发电量的影响特别有限，而由于主导风向风能的集中，前后排风力发电机组的相互影响就特别的大，针对这样气候特征区域就有必要将避免风力发电机组的互相间的影响作为主要解决的问题。本发明与已有专利的第一个主要的区别就是垂直主导风向上风力发电机组的距离、方位不再进行优化，而改为选定固定的值；第二个主要的区别就是根据对于季风性气候风况的研究强化了对于风力发电机组互相间的影响优化，采用了两个主要的参数，一个表现在风力发电机组相互间的距离上，一个表现在风力发电机组相互间的方位上，以这两个参数的优化来减少风力发电机组相互间的影响。通过这样有针对性，实质的新参数的提出，将大幅降低风力发电机组相互间的影响，使风电场风力发电机组的布局更加优化，发电量更高。

此外，正交实验设计是根据因子设计的分式原理，采用由组合理论推导而成的正交表来安排设计试验，并对结果进行统计分析设计的多因子试验方法。在多因子试验中，当因子及水平数目增加时，若进行全面试验，将全部处理在一次试验中安排，试验处理个数及试验单元数就会急剧增长，在一次试验内安排全部处理非常困难。如13因素3水平的全面试验将达到1594323次。为了解决多因子全面实施试验次数过多，条件难以控制的问题，有必要选出部分代表性很强的处理组合来做试验，这些具有代表性的部分处理组合，一般可通过正交表来确定，而这些处理通常是线性空间的正交点。自1945年Finney提出分式设计后，许多学者潜心研究，提出了供分式设计用的正交表，20世纪40年代后期，日本田口玄一首次把正交法应用到日本的电话机试验上，随后在日本各行各业广泛应用，获得丰硕的经济效益。正交实验设计在我国普及使用始于20世纪60年代末，70年代达到高潮，在各行各业逐步展开应用。正交实验设计由于能用少量试验，提取关键信息，并且简单易行，已成为我国多因子最优化的主要方向。

发明内容