[发明专利]一种计及风电机组朝向偏角的工程尾流模型计算方法

权利要求书

1.一种计及风电机组朝向偏角的工程尾流模型计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据风电场范围内的CFD定向计算结果、测风塔实测风数据、测风塔和机位点的空间坐标，外推得到各个机位点数据；

(2)根据上下游两台机组的绝对坐标，进行坐标转换，得到相对坐标和朝向偏角，坐标转换模型为：

式中X，Y，Z为该机位点，即上游机组或下游机组转化之后的坐标，x_original，y_original，z_original为该机位点转化之前的坐标，θ_i为上游机组此刻的朝向角；

朝向偏角的范围位于-π～π之间，且具备正负性；朝向偏角Δθ的定义为：

式中，θ_j为下游机组此刻的朝向角，θ_i为上游机组此刻的朝向角；字母i表示上游机组，字母j表示下游机组；

(3)初步判断下游机组是否受到上游机组的尾流影响；

(4)若上游机组的尾流影响，则根据不同朝向偏角建立各自交汇面积求解模型进一步判断，求得尾流交汇面积；

(5)根据尾流交汇面积和朝向偏角，计算得到上游机组尾流效应给下游机组带来的尾流损失。

2.根据权利要求1所述的一种计及风电机组朝向偏角的工程尾流模型计算方法，其特征在于，所述步骤(1)外推得到各个机位点轮毂中心处的风向、自由流风速、环境湍流强度，在此之前，需首先根据测风塔实测风向，进行定向扇区权重计算，利用所述定向扇区用矢量加权平均方法：

式中θ_m、θ_n为各自定向扇区求得的机位点轮毂中心处仿真风向角，β_m、β_n即各自定向扇区的权重系数，且0≤β_m,β_n≤1，β_m+β_n＝1。

3.根据权利要求1所述的一种计及风电机组朝向偏角的工程尾流模型计算方法，其特征在于，所述步骤(3)判断下游机组是否受到上游机组的尾流影响，下游机组不受上游机组的尾流影响的情况包括：朝向偏角的绝对值大于等于相对坐标X的偏差ΔX＝X_j–X_i，ΔX≤0，或者ΔX≥20D_i，式中X_j为下游机组轮毂中心的X坐标，X_i为上游机组轮毂中心的X坐标，D_i为上游机组的风轮直径；下游机组停止运行。

4.根据权利要求1所述的一种计及风电机组朝向偏角的工程尾流模型计算方法，其特征在于，所述步骤(4)交汇面积求解模型的建立，需要得到尾流扩散系数k，而尾流扩散系数k则需考虑上游机组的环境湍流强度TI_amb：

k＝α·TI_amb

式中，α即为环境湍流强度与尾流扩散系数之间的比例系数。

5.根据权利要求1或4所述的一种计及风电机组朝向偏角的工程尾流模型计算方法，其特征在于，所述步骤(4)交汇面积求解模型包括：圆-圆相交模型，圆-椭圆相交模型，圆-抛物线相交模型和圆-双曲线相交模型；求解模型选定方式与所述朝向偏角Δθ和尾流扩散系数k相关：

若Δθ＝0，则采用圆-圆相交模型；

若则采用圆-椭圆相交模型；

若则采用圆-抛物线相交模型；

若则采用圆-双曲线相交模型。