[发明专利]一种基于风轮面等效风速的微观选址发电量评估方法

说明书

一种基于风轮面等效风速的微观选址发电量评估方法，包括以下步骤：a)计算风电场内各风电机组位置处的风切变：在计算风电场各机位点的风切变时，根据风电场空气流动理论建立一套CFD仿真计算方法，同时结合测风塔实测数据，实现风电场各机位点风切变较为准确地计算；b)考虑各风电机组位置处风切变对发电量的影响，评估风电场的发电量：在评估风电场的发电量时，将常规动态功率曲线转换成由REWS表示的动态功率曲线；根据REWS的概念，针对风电场各机位点风切变计算REWS；根据基于REWS的动态功率曲线、REWS和威布尔分布，评估各风电机组以及风电场的发电量。本发明结果精度高、理论实用、计算流程简洁和效率高。

技术领域

本发明涉及风电场微观选址技术领域，尤其涉及一种基于风轮面等效风速的微观选址发电量评估方法。

背景技术

微观选址发电量评估是风电场开发的核心环节，对风电场效益及风电场投资的成败起着重要的作用。随着我国风电上网电价逐年下调，而风电场开发逐步转向低风速、地形复杂的东南山地地区，风电场的盈亏几乎触及平衡点，因此对发电量评估方法的精确性提出了更为苛刻的要求。

目前的发电量评估方法主要通过轮毂高度风速(Hub Height Wind Speed,HHWS)、风频分布和动态功率曲线计算得到。在计算动态功率曲线时，需要考虑风切变(水平风的垂直切变)这一风况输入条件。通常，假设风切变为指数型函数，且模型指数默认为0.2(指数型风切变)。然而，由于地形地貌和热力变化的影响，风电场的实际风切变通常变化多端且不符合指数规律。此外，目前的动态功率曲线由轮毂高度处的风速定义，轮毂高度处的风速并不能代表整个风轮面的风速变化，因此，采用目前方法计算的动态功率曲线和年发电量与实际情况相比存在较大差异。随着我国的风电开发重心转向低风速复杂山地区域，风电机组叶轮直径不断增大，其扫风面受风切变的影响愈加不可忽视。

发明内容

为了克服已有微观选址发电量评估技术由于未考虑风电场实际风切变而导致的理论缺乏可信度、结果误差大的不足，本发明基于CFD技术和REWS的概念提供一种结果精度高、理论实用、计算流程简洁、效率高的发电量评估方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于风轮面等效风速的微观选址发电量评估方法，所述方法包括以下步骤：

a)计算风电场内各风电机组位置处的风切变

在计算风电场各机位点的风切变时，根据风电场空气流动理论建立一套CFD仿真计算方法，同时结合测风塔实测数据，实现风电场各机位点风切变较为准确地计算；

b)考虑各风电机组位置处风切变对发电量的影响，评估风电场的发电量

在评估风电场的发电量时，将常规动态功率曲线转换成由REWS表示的动态功率曲线；根据REWS的概念，针对风电场各机位点风切变计算REWS；根据REWS的动态功率曲线、REWS和威布尔分布，评估各风电机组以及风电场的发电量。

进一步，所述步骤a)中，给出风电场空气流动理论及策略，使用CFD软件对若干个入口风向的风电场流场进行数值仿真，得到各扇区风电场各机位点的风切变；根据测风塔实测数据、风速加速因子、扇区插值理论和风向分布频率，通过加权平均的方法，得到风电场各机位点在设定时间段内的实际综合风切变。该风切变计算方法已经经过验证，与实际测试结果较为吻合。

所述步骤b)中，采用指数为0.2的指数型风切变、特定湍流强度和空气密度作为输入条件计算得到常规动态功率曲线，该动态功率曲线由HHWS表示；根据HHWS与REWS之间的关系，最终得到各机位点通过REWS表达的动态功率曲线。

所述步骤b)中，根据REWS的概念，结合风轮旋转面和风电场各机位点风切变，计算REWS，计算公式为