[发明专利]一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法

权利要求书

1.一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对风电场进行多种大气热稳定性等级下的CFD定向计算；

(2)初步判定测风塔处的大气热稳定性等级，对测风塔处的大气热稳定性等级进行初步判定的方法包括时间方法和切变方法，所述切变方法以中性条件下的风切变系数，作为区分大气稳定状态与不稳定状态的临界，当上下两层风速的风速比大于临界风速比时，大气处于稳定状态；反之，则处于不稳定状态，临界风速比的计算公式为：

式中，z₁为低层次风速所在的高度，z₂表示高层次风速所在的高度，z₀为地表粗糙度，L_+∞→+∞，和为不同莫-奥长度时z₁高度处对数风廓线大气热稳定性对风速的修正值，和为不同莫-奥长度时z₂高度处对数风廓线大气热稳定性对风速的修正值；

(3)采用考虑大气热稳定性修正的对数风廓线模型，计算得到测风塔处的莫-奥长度时间序列；

(4)计算各种大气热稳定性等级模拟结果的权重，基于测风塔处的莫-奥长度，结合CFD定向计算时采用的莫-奥长度，计算各种大气热稳定性等级模拟结果的权重，其权重α计算方法为：

式中，α表示热稳定性等级较高的定向计算结果的权重，L_Mast为测风塔处计算得到的莫-奥长度，L₁为定向计算时采用的较不稳定的大气稳定性等级对应的莫-奥长度；L₂为定向计算时采用的较稳定的大气热稳定性等级对应的莫-奥长度；

(5)基于步骤(4)所述的权重，外推得到各个机位点的风资源参数结果。

2.根据权利要求1所述的一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，其特征在于，所述步骤(1)进行CFD定向计算之前的准备，包括地形图文件、粗糙度文件、机位点、测风塔坐标文件，并且多种大气热稳定性等级下的CFD定向计算，需分别设置各自的对数风廓线入流边界条件：

式中，需要对u(z)进行计算，为对数风廓线大气热稳定性修正函数：

式中z表示风速所在的高度，u(z)表示z高度处的风速，u_*表示摩擦风速；κ表示冯卡门常数，z₀表示地表粗糙度，L即为莫-奥长度。

3.根据权利要求1所述的一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，其特征在于，所述步骤(3)基于初步判定的大气热稳定性等级，采用考虑大气热稳定性修正的对数风廓线模型，用多层测风塔风速，拟合得到莫-奥长度，得到测风塔处的莫-奥长度时间序列：

式中，需要对L进行计算，为对数风廓线大气热稳定性修正函数：

式中z表示风速所在的高度，u(z)表示z高度处的风速，u_*表示摩擦风速；κ表示冯卡门常数，z₀表示地表粗糙度，L即为莫-奥长度。

4.根据权利要求1所述的一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，其特征在于，所述步骤(5)外推得到各个机位点的风速U，采用加权平均的方法：

U＝αU₂+(1-α)U₁

式中，U₂表示仅基于较稳定的大气热稳定性等级的定向计算结果得到风速；U₁表示仅基于较不稳定的大气热稳定性等级的定向计算结果得到风速。

5.根据权利要求1所述的一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，其特征在于，所述步骤(5)外推得到各个机位点的风向矢量需采用矢量加权平均的方法：

式中，表示仅基于较稳定的大气热稳定性等级的定向计算结果得到风向矢量；表示仅基于较不稳定的大气热稳定性等级的定向计算结果得到风向矢量。