[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

说明书

本发明公开了一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，包括以下步骤：对风电场进行多种大气热稳定性等级下的CFD定向计算；初步判定测风塔处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，计算得到测风塔处的莫‑奥长度时间序列；计算各种大气热稳定性等级模拟结果的权重；基于权重，外推得到各个机位点的风资源参数结果。上述技术方案考虑大气热稳定性,使用矢量加权平均方法，在缺乏温廓线数据的情况下，通过两层风速计算得到各个时刻的测风塔处的稳定性，面对大气热稳定性等级变化较为明显的区域也能准确计算，计算结果更贴近实际情况。

技术领域

本发明涉及风资源评估领域，尤其涉及一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法。

背景技术

风资源评估是风电场开发的核心环节，对风电场效益及风电场投资的成败起着重要的作用。目前广泛使用的风电场风资源评估技术以CFD(Computational FluidDynamics，计算流体力学)技术为核心，结合实际测风数据对风电场的风资源进行评估。

市场上的某些商业软件采用的风资源评估过程包括输入地形文件、粗糙度文件、测风塔及风机点位文件，设置CFD计算参数后进行CFD计算。之后上传测风塔测风数据文件和风力机功率曲线文件进行风速、风向、湍流、发电量等的综合计算。大气热稳定性作为影响大气运动的重要因子，现存的判定方法对测风数据提出了更多的要求，根据理查森数计算热稳定性等级的方法，需要多层的温度资料，而实际的测风塔往往只有一层温度资料，在实际的计算中缺乏可行性。而采用风向标准差法判断热稳定性等级仅能做到定性判断，无法得到表征大气热稳定性的定量参数L，因此很难应用到考虑大气热稳定性的综合计算风速外推上。

现有的风资源评估技术存在若干明显的缺陷：(1)需要人为假定一种大气热稳定性下的风廓线作为CFD定向计算的入流边界条件，而实际状况下大气热稳定性是随着时间、空间的变化而变化的；(2)大气热稳定性的判定条件比较苛刻，比较科学的方法是结合风廓线、温廓线判定得到，然后现实中为了节省成本考虑，测风塔往往只有一层的温度和气压数据，因此无法用该方法确定场区某个时刻的大气稳定性；(3)在进行综合计算的时候，往往假定全场、全时段统一大气热稳定性，忽略了大气热稳定性的时空变化。由于上述局限性，商业软件的风资源评估结果往往存在较大偏差，尤其是针对大气热稳定性等级变化较为明显的区域。

中国专利文献CN103514341A公开了一种“基于数值天气预报和计算流体动力学的风资源评估方法”。该方法利用数值天气预报模式模拟选定年份的风电场区域风速情况，获得包括风电场风速风向时间变化序列的数值天气预报结果；从所述数值天气预报结果中选取一个或多个格点的风速风向时间变化序列，输入计算流体动力学的软件，CFD软件，计算得到全风场的风资源情况。上述技术方案解决风资源评估计算时没有考虑多种大气热稳定性影响的技术问题。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案没有考虑多种大气热稳定性影响的技术问题，提供一种考虑大气热稳定性的风资源评估综合计算外推方法，考虑大气热稳定性,使用矢量加权平均方法，在缺乏温廓线数据的情况下，通过两层风速计算得到各个时刻的测风塔处的稳定性，面对大气热稳定性等级变化较为明显的区域也能准确计算，计算结果更贴近实际情况。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：

(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；具体判断方法为：针对不同类型的风电场项目，基于莫宁-奥布霍夫相似性理论，依据两种判定方法初步判定测风塔处的大气热稳定性等级。

(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；