[发明专利]基于中尺度数据的风机自动排布的方法和设备

说明书

一种基于中尺度数据的风机自动排布的方法和设备，所述方法包括：根据输入的中尺度风图谱数据，利用风速限值对输入的风场区域进行初次筛选来获得第一风场区域；根据输入的地形数据，利用坡度限值对第一风场区域进行再次筛选来获得第二风场区域；通过使用将目标风机数量和第二风场区域作为输入的禁忌搜索法来确定使目标函数最优的风机排布，其中，所述目标函数是针对风机点位的年发电量总和。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种基于中尺度数据的风机自动排布的方法和设备。

背景技术

风机自动排布技术能够在考虑尾流等动态因素的影响的情况下实现对于风资源数据和地形数据的自动化分析，从而实现对风机的自动排布。目前，基于全自动的风机优化排布方案可通过采用适当的尾流模型得到使尾流影响最小化的设计方案，此外，在进行风机优化排布时，除了考虑尾流的影响之外，还可考虑包括工程造价、投资收益、噪声等因素在内的多目标优化。例如，在风机行业中被广泛使用的风机自动排布技术可包括诸如Openwind和WindPro的商业化软件。

但是，现有的风机自动排布算法基于流体仿真以及测风塔的测风数据得到的风图谱数据，并且现有的风机自动排布算法仅适用于微观选址阶段。在宏观选址阶段，尚无已有的算法或者软件适用。

因此，提出一种能够实现精细化的宏观选址的方法和设备，具有重大的现实意义。

发明内容

为了至少解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于中尺度数据的风机自动排布的方法和设备。

本发明的一方面在于提供一种基于中尺度数据的风机自动排布的方法，其特征在于，可包括：根据输入的中尺度风图谱数据，利用风速限值对输入的风场区域进行初次筛选来获得第一风场区域；根据输入的地形数据，利用坡度限值对第一风场区域进行再次筛选来获得第二风场区域；通过使用将目标风机数量和第二风场区域作为输入的禁忌搜索法来确定使目标函数最优的风机排布，其中，所述目标函数是针对风机点位的年发电量总和。

利用风速限值对输入的风场区域进行初次筛选来获得第一风场区域的步骤可包括：在输入的风场区域中，根据输入的中尺度风图谱数据计算每个格点的年平均风速；从输入的风场区域中去除年平均风速小于风速限值的格点来获得第一风场区域。

根据输入的中尺度风图谱数据计算每个格点的年平均风速的步骤可包括：针对每个格点，根据输入的中尺度风图谱数据获得每个扇区的年平均风速以及每个扇区对应的风频；针对每个格点，根据扇区的年平均风速和对应的风频计算每个扇区的年平均风速相对于全扇区年平均风速的权重值；根据每个扇区的年平均风速相对于全扇区年平均风速的权重值来计算每个格点的年平均风速，其中，扇区指示风向。

利用坡度限值对第一风场区域进行再次筛选来获得第二风场区域的步骤可包括：在第一风场区域中，基于高程矩阵计算每个格点的坡度；从第一风场区域去除坡度大于坡度限值的格点来获得经过第二风场区域。

确定使目标函数最优的风机排布的步骤可包括：针对第二风场区域，根据每个格点的年平均风速选择针对每个格点的风机机型以确定风机半径；将格点之间的距离作为禁忌条件来确定每个格点的禁忌数组；根据第二风场区域中的每个格点的年发电量，对第二风场区域中的全部格点的年发电量由高到低进行排序，并将排序后的全部格点确定为候选点集；根据禁忌搜索法按先后顺序从候选点集中选择多组格点，其中，所述多组格点中的每一组包括满足禁忌条件的至少一个格点；计算针对所述多组格点中的每一组的所述目标函数；将所述多组格点中使所述目标函数最优的一组格点选为最终的风机点位。

所述方法还可包括：根据第二风场区域中的每个格点的年平均风速计算相应格点的年发电量。