[发明专利]一种区域风电场整体有功功率预测方法

说明书

本发明公开了一种区域风电场整体有功功率预测方法，包括流场数值模型，包括以下步骤：S1、网格划分，S2、边界条件设置，S3、求解参数设置，S4、采用SSTk‑ω湍流模型进行求解计算，压力速度耦合算法采用SIMPLEC算法；S5、数值模拟结果分析，本发明的方法考虑了区域内各个风电场的预测性能，CFD模拟计算系统中利用ICEM软件通过创建Block生成结构化网格，凭借其对几何模拟适应性较好的优点，对复杂几何模型进行非结构化网格划分，将预测性能较优的风电场的变化趋势通过一定的权重对预测性能较差的风电场功率预测值进行计算，采用SSTk‑ω湍流模型进行求解计算，压力速度耦合算法采用SIMPLEC算法，该方法可以提升区域风电场的整体发电功率预测的准确率。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种区域风电场整体有功功率预测方法。

背景技术

针对风力发电波动性的问题，高校、科研机构、发电企业、设备制造商、电网企业等单位都对风电功率预测开展了大量的研究，取得了很多成效。但是由于风力发电分布区域的过于广泛，不同区域的气象、资源、地理特点差异极大，各个风电场的预测系统性能水平参差不齐，在很多地区风力发电的预测效果并不理想。从风电并网的角度来说，其实电力系统关心的并不是单个风电场的功率变换情况，而是更在意一定潮流断面区域内风力发电功率的总体趋势，换言之特定区域内的风电整体的发电功率预测准确率远比单一风电场的功率预测更有价值。

然而，目前的区域预测都是各个风电场预测功率的简单累加，由于各个风电场预测水平的差异导致区域风电整体发电功率预测准确率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区域风电场整体有功功率预测方法，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种区域风电场整体有功功率预测方法，包括流场数值模型，该流场数值模型包括风力机整机、流场计算区域及CFD模拟计算系统，所述风力机整机包括风轮、机舱和塔架，所述流场计算区域包括内域与外域两部分，包括以下步骤：

S1、网格划分，在CFD模拟计算系统中利用ICEM软件通过创建Block生成结构化网格，凭借其对几何模拟适应性较好的优点，对复杂几何模型进行非结构化网格划分；

S2、边界条件设置，包括入口边界、出口边界、对称边界、固壁边界、内部边界及内部旋转域；

S3、求解参数设置，采用基于压力型分离隐式三维求解器进行求解；

S4、采用SSTk-ω湍流模型进行求解计算，压力速度耦合算法采用SIMPLEC算法；

S5、数值模拟结果分析，分别计算5m/s、8m/s、11m/s和15m/s四种风速工况，包含中低风速、额定风速以及额定风速以上几种风况。

优选的，内域部分建立成圆柱体形状，包括叶片、轮毂和转轴前段部分，所述外域部分高度H为4D(D为风轮直径)，两侧边界距离B为7D，入口边界距离风机设定为4D，出口边界距离风机设定为10D。

优选的，外域部分底部、机舱和塔架均采用无滑移固壁边界条件，风机叶片和轮毂做旋转运动，相对于附近流场区域旋转速度为零，即壁面与旋转坐标系同时运动或同时静止，这里设置为相对速度的好处是将来需要改变流体区域的运动速度时，壁面边界条件不用再一一设置。

优选的，内域部分建立成圆柱体形状，圆柱体各面为内外域的交界面，相邻子域在边界上共用一组节点，此时可以将所有的不同计算域的网格一起生成然后保存在同一网格文件中。

优选的，内部旋转域，采用MRF多重参考坐标系模型，旋转轴采用右手螺旋法则，内部旋转域的旋转速度设为，与移动壁面旋转速度相同。