[发明专利]一种海上风场自动化机位排布软件及其运行方法

说明书

本发明公开了一种海上风场自动化机位排布软件及其运行方法，为基于科学计算语言Fortran开发的机位排布软件，区分有四大模块，分别为机位排布模块、发电量计算模块、风数据处理模块、风向敏感性分析模块，主要为海上风场设计提供机位排布方案，并编制排布方案报告。本发明软件为海上风场机位排布方面的专业工具，集成了海上风场设计的机位排布模块、发电量计算模块、风数据处理模块、风向敏感性分析模块，实现海上风场项目的机位排布方案寻优、风资源分析、发电量计算、方案敏感性分析的一体化计算分析流程。

技术领域

本发明涉及海上风场风资源分析的技术领域，尤其是指一种海上风场自动化机位排布软件及其运行方法。

背景技术

对于风电行业，确定机位排布方案是海上风场设计规划的重要步骤。海上风电场前期设计需要根据机位排布设计集电系统方案，评估风场发电量和经济性。目前国内海上风场机位排布主要依赖经验，风场机组布置主要借鉴国外做法按照规则的行列式布局，保证盛行风向的风力发电机组间距较大，垂直盛行风向的风力发电机组间距相应调整；获得机位排布方案后计算风场各机位尾流损失、发电量和风速，检查方案尾流损失是否过大，然后按照手动机位排布→计算发电量→手动调整排布方案→计算发电量的迭代过程完成机位排布设计。这一流程这种方法依赖风资源工程师的经验，风场机组布置工作量大，且所得排布方案无法有效利用风资源数据，不具有说服力。

现在海上风场设计主要是在满足风场范围限制、装机容量的前提下布置行列式排布的机位。依据合理的遍历策略可获得所有满足要求的机位排布方案形成排布方案库，并对方案库做计算比选，从而获得优选方案。排布方案的发电量和尾流损失计算量大，采用科学计算语言Fortran可有效提高遍历寻优效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种可行的海上风场自动化机位排布软件及其运行方法，调高机位排布的效率，使得分析过程系统化、规范化，引入多种限制性条件使得寻优方案具有实际应用价值，摆脱对工程师经验的依赖。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案，如下：

一种海上风场自动化机位排布软件，包括：

机位排布模块，用于生成满足海上风场限制性条件的机位排布方案库；

发电量计算模块，用于计算排布方案库中各方案的发电量和风速信息；

风数据处理模块，用于计算风数据的分布特征；

风向敏感性分析模块，用于计算排布方案对风数据的敏感性，辅助获取优化方案。

进一步，所述机位排布模块包括初始机位生成模块、机位微调模块和参数化方案遍历模块，其中：

所述初始机位生成模块根据风场边界坐标生成覆盖整个风场的初始机位坐标；

所述机位微调模块根据预排布的风力发电机组数目及风场限制性区域调整机位坐标，并引入以下假设：将四台风力发电机组置于平行四边形的四个角点，保持四边形各边的方向不变，四边形的边长按照同一尺度进行缩放，形成多个与之相似的平行四边形，在任意风向下，边长越长，四台风力发电机组所受到的平均尾流效应越不显著；

所述参数化方案遍历模块用于完成排布方案的全局遍历，所述全局遍历是指由此获得的方案库包含所有满足输入条件限制的排布方案。

进一步，所述发电量计算模块包括尾流损失模块和发电量模块，其中：

所述尾流损失模块根据尾流模型计算风力机的尾流损失，所述尾流模型包括单尾流模型和组合尾流模型，所述单尾流模型用于计算一台风力发电机组在另一台风力发电机组下风向的尾流损失，为Jensen尾流模型或WAsP尾流模型或Larsen尾流模型；所述组合尾流模型用于计算一台风力发电机组在多台风力发电机组下风向的尾流损失，采用最大值方法、平方和开根号方法及加和方法中的其中一种；