[发明专利]基于杆塔绕流效应风速模型对风电机组输出功率影响的研究方法

说明书

本发明公开了一种基于杆塔绕流效应风速模型对风电机组输出功率影响的研究方法，涉及杆塔绕流效应的风电机组输出功率模型设计领域，针对风电场中杆塔对下游风电机组的遮挡影响，建立电力杆塔的绕流模型时，应用了亚临界雷诺值下的圆柱绕流模拟结果，并对风速变化曲线进行拟合，建立杆塔的风速绕流模型；将杆塔绕流风速模型与尾流效应、山体地形和随机风向结合，其中尾流模型引用了Jensen尾流模型，山体地形模型引入两山峰的贝尔模型，并且运用风电机组的功率特性模型计算计及杆塔绕流时考虑尾流效应、山体地形和随机风向下的风电场输出功率，并且通过仿真计算研究杆塔绕流对风电机组输出功率的影响。本发明对风电机组和杆塔的微观选址有重要参考价值。

技术领域

本发明涉及杆塔绕流效应的风电机组输出功率模型设计领域，具体为一种基于杆塔绕流效应风速模型对风电机组输出功率影响的研究方法。

背景技术

近年来，随着世界经济的迅猛发展，人类对能源的需求成倍增长，能源工业也以前所未有的规模发展。风电场研究和建设取得了很大进步，各种影响因素下的风电机组风速模型研究已经较为成熟。

随着风电装机容量的逐年增加，风电场所在地微环境对风电场风速的影响日益凸显，进而影响风电机组输出功率，其中风电场中存在众多连接电缆线路以传输电能的混凝土结构电力杆塔，不合适的杆塔位置对风电机组输出功率的影响不可忽视，这一点已被风电场工程实践与运行所证实。对实际风电场的调研结果表明：在特定情况下风力发电组的输出功率与理论计算值之间的差异性较大，通过详细统计每台风电机组的风况和功率，发现当杆塔处于某一机组迎风方向时，该风电机组输出功率明显降低。

由此可见，建立风电机组杆塔绕流效应的输出功率模型，评估杆塔绕流对风电机组输出功率的影响，是提高风电机组风能利用率和提高风电场的经济效益的重要解决措施之一。

发明内容

本发明为了解决分析风电场中电力杆塔遮挡对下游风电机组迎风风速削弱作用的问题，提供了一种基于杆塔绕流效应风速模型对风电机组输出功率影响的研究方法。

本发明提出了一种基于亚临界雷诺值的杆塔绕流风速模型，该模型计及了尾流效应、山体地形、随机风向三个因素，研究了杆塔绕流对风电机组输出功率的影响，通过理论评估值与山西某风电场的实际监测数据的对比，分析杆塔绕流效应对风电机组输出功率的影响。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种基于杆塔绕流效应风速模型对风电机组输出功率影响的研究方法，包括以下步骤：

S1：采集风电场的历史风速风向数据：采集一年内每15分钟的平均风速和风向，将风向角分为m等份，即每个扇区基于历史风向数据得到每L分钟之内风向角在扇区出现的概率，将统计得到的概率值作为待建风电场地区的风向频率；

S2：生成山体地形模型：参考经典的贝尔山体模型，将两个经典的单峰贝尔模型进行组合，建立模拟风电场地形的双峰的贝尔模型，该模型的函数为：

其中，H₁为左侧山峰的高度，H₂为右侧山峰的高度，x₁、x₂分别为两山峰峰值的横坐标，x₃为两山峰交界处横坐标，L₁、L₂分别为两山峰的迎风坡面长度；