[发明专利]一种平坦地形风电场的噪声预测和优化布局方法有效

申请号：	201811567811.4	申请日：	2018-12-21
公开（公告）号：	CN109784544B	公开（公告）日：	2019-12-31
发明（设计）人：	曹九发;朱卫军;柯世堂;孙振业;赵永岭;吴鑫波;孙浩元	申请（专利权）人：	扬州大学;南京航空航天大学
主分类号：	G06F17/50	分类号：	G06F17/50
代理公司：	32252 南京钟山专利代理有限公司	代理人：	戴朝荣
地址：	225100 江***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	风电场风力机噪声传播平坦地形噪声预测优化等高线数据库抛物线方程气动噪声数值模拟声压级单台多维二维声源尾流风速噪声三维
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【说明书】：

本发明提供了一种平坦地形风电场的噪声预测和优化布局方法。所述平坦地形风电场的噪声预测和优化布局方法包括如下步骤：步骤一：基于风电场工程尾流模型，生成风电场中每台风力机的来流风速，计算出每台风力机气动噪声声源；步骤二：将三维PE抛物线方程进行简化，基于单台风力机的二维噪声传播方程，计算出风力机噪声传播数据库；步骤三：根据步骤二得到的风力机噪声传播数据库，利用风电场噪声传播的多维插值公式，进行风电场噪声数值模拟计算；步骤四：采用最大声压边界取值方法，优化出满足声压级等高线的风电场优化布局。

技术领域

本发明涉及一种平坦地形风电场的噪声预测和优化布局方法，属于风力发电技术领域。

背景技术

针对风电场优化布局方法，国内外学者对其进行了不少的研究工作，如考虑年发电量AEP、风电场面积和道路约束、风电场成本，以及基于ISO国际户外噪声传播半经验方法的风电场噪声优化布局等。对于现在风电场优化布局设计，出现的方法比较多，但是对于风电场气动噪声优化布局的方法较少。

然而，随着风电场大规模化发展，风电场气动噪声对人类和动物等都产生了一定影响，风电场噪声预测越来越重要，目前现有能采用的风电场噪声优化布局方法，主要还是基于ISO 国际规范半经验公式的方法进行评估和布局优化；也有学者基于CAA(Computational Aerodynamics and Aeroacoustics)进行单台和多台风力机噪声的声源和传播数值模拟，虽然该方法计算精度较高，但是计算量庞大，特别对于风电场优化布局而言，更是几乎不可实现。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种平坦地形风电场的噪声预测和优化布局方法。

本发明采用的技术方案是：一种平坦地形风电场的噪声预测和优化布局方法包括如下步骤：

步骤一：基于风电场工程尾流模型，生成风电场中每台风力机的来流风速，计算出每台风力机气动噪声声源；

步骤二：将三维PE抛物线方程进行简化，基于单台风力机的二维噪声传播方程，计算出风力机噪声传播数据库；

步骤三：根据步骤二得到的风力机噪声传播数据库，利用风电场噪声传播的多维插值公式，进行风电场噪声数值模拟计算；

步骤四：采用最大声压边界取值方法，优化出满足声压级等高线的风电场优化布局。

优选地，步骤二中，三维气动噪声衰减系数计算域简化成二维气动噪声衰减系数计算域的公式表示如下：

其中，L_i代表每个声源的气动噪声传播衰减系数；f表示频率，x、y、z表示风力机坐标位置；L_D表示声源的气动噪声传播衰减数据库，在不同频率下，是一个二维数据库；数据库中r取值是从1到单位为m，即风电场最大长度距离。

优选地，采用临近网格点进行补充整个数据库的极值空缺，补全数据库公式表示如下：

L_D(f,r_j,z)＝L_D(f,r_n+1,z)，j＝1,2,…,n

r_j表示r方向上的第j个网格节点，n可取10-30范围。