[发明专利]一种基于高斯分布的风电机组尾流的解析建模方法有效

专利信息
申请号: 201711452906.7 申请日: 2017-12-27
公开(公告)号: CN108108562B 公开(公告)日: 2021-02-19
发明(设计)人: 葛铭纬;武英;刘永前;李莉 申请(专利权)人: 华北电力大学
主分类号: G06F30/28 分类号: G06F30/28;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/14
代理公司: 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 代理人: 陈波
地址: 102206 *** 国省代码: 北京;11
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 基于 分布 机组 解析 建模 方法
【说明书】:

发明属于风力发电微观选址技术领域,具体涉及一种基于高斯分布的风电机组尾流的解析建模方法。本发明包括:在适当假设的前提下,结合质量守恒和一维动量守恒定理,同时根据风速损失沿径向符合高斯分布且尾流半径呈线性膨胀的规律,推导出风电机组尾流区风速分布的计算模型;根据对不同下游位置的尾流速度的分析,确定下游尾流边界系数的取值范围;结合风轮处尾流的膨胀规律,确定风轮处尾流边界系数的取值范围。本发明所得到的简化尾流模型,可以快速、简单、方便、准确地计算出风电机组尾流区的风速分布,为风电场微观选址考虑尾流效应的影响提供参考。

技术领域

本发明属于风力发电微观选址技术领域,具体涉及一种基于高斯分布的风电机组尾流的解析建模方法。

背景技术

在影响风电机组发电效率的诸多因素中,上游机组的尾流效应所带来的发电量损失是巨大的。因此准确预测尾流区的速度分布并量化其造成的功率损失,对于风电场微观选址、功率预测以及提高风电场经济效益都有十分重要的意义。解析尾流模型由于具有理论性强、结构简单、计算时间短、计算精度高等优点,成为工程中广泛应用的研究尾流的数学方法。目前最经典的解析尾流模型是Jensen模型,但该模型假设尾流区风速沿径向均匀分布(即顶帽分布)且只应用了质量守恒,因此高估了尾流区的风速;Katic模型和Frandsen模型虽然都从不同方面对Jensen模型进行了改进,但仍假设尾流区风速服从顶帽分布,这与实际情况相差较大;Ishihara模型虽然假设风速沿径向呈高斯分布,但普遍高估了尾流区速度损失,尤其在近尾流区精确度较差;Bastankha和Porté-Agel模型(以下简称BP模型)应用质量守恒、动量守恒和高斯分布求解尾流区速度,精度很高,但是由于模型参数的值难以确定,因此BP模型的计算和应用都不够方便。

发明内容

针对上述问题,本发明提出了一种基于高斯分布的风电机组尾流的解析建模方法,包括:

步骤1:根据伯努利方程和一维动量原理,用轴向诱导因子表示紧邻风轮后方的速度损失和下游尾流区的速度损失;

步骤2:假设尾流区的速度损失沿径向呈高斯分布,根据一维动量原理计算出风轮处的最大速度损失;

步骤3:假设尾流半径呈线性膨胀,并给出尾流边界,计算出风轮处尾流速度损失的标准差;

步骤4:结合Jensen模型的推导方法,根据质量守恒方程以及步骤2-3所得的结果,计算出下游尾流区的最大速度损失;

步骤5:根据步骤2-4所得的风轮处的最大速度损失、风轮处尾流速度损失的标准差和下游尾流区的最大速度损失,计算出下游尾流区内任意位置处的速度损失,进而得到风电机组下游尾流区风速分布的计算模型。

所述步骤1具体包括:

步骤11:假设来流风速为U,在风轮平面处降低到Ua,在尾流中降低到Uw;大气压为P0,在紧靠风轮的前方气压稍微上升到P+,在风轮上有一个不连续的压力降ΔP,在紧邻风轮的后方气压下降到P-,在下游压力逐渐恢复到大气压P0

步骤12:从无穷远处来流到风轮前端以及从风轮后端到尾流区域满足伯努利方程,

式(1)减去式(2)得:

步骤13:根据一维动量原理:

T=∫dT=∫ρUa(U-Uw)dA (4)

其中,风轮上的推力T为:

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于华北电力大学,未经华北电力大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201711452906.7/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code