[发明专利]在役山地风电场实时风资源可视化评估方法、系统、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种在役山地风电场实时风资源可视化评估方法、系统、设备及存储介质，该方法获取在役山地风电场现有测风设备的空间位置，及实时风向、风速数据；在风资源离线数据集中，找到对应风向扇区下的相关风速数据；并利用内部插值法对相应离地高度层的风矢量进行在线计算，得到当前全风电场的风资源分布；以可视化图谱的形式进行在役山地风电场实时风资源评估。本发明以风资源离线数据集为基础，结合实地测风数据进行风向扇区归类、风速插值的评估思路，在保证模拟精度的同时，避免了工时较长的在线计算，节省了运维系统中的软、硬件资源的配备，实现了整场实时风资源的可视化输出，为风电机组能效评估提供理论参考和数据分析依据。

技术领域

本发明属于风电场风能资源计算技术领域，具体涉及一种基于风资源离线数据集的在役山地风电场实时风资源可视化评估方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

由于陆上风电近年来主要针对风能资源优越且建设条件较好的地理位置进行大力开发，使得以平坦地形为代表的大型集中式场址资源趋于有限。当前，陆上风电的开发环境由平坦地形逐渐转向风资源相对丰富但波动性较大的复杂山地区域。山地风电场上空的大气流动受到复杂地貌的作用，常常出现局部性变风向、间歇性风波动，以及区域性强湍流，其风况直接影响着整场的风能利用率和发电量。

由于在役山地风电场配备的风功率预测测风塔所能代表的区域范围有限，难以准确评估整个场区风能资源的分布。因此，针对在役山地风电场开展风能资源的实时评价，可使得风电场运维人员更好地了解场内各区域的风况，进而对风电机组的发电量进行复核，确定风电场实际运行指标是否达到项目设计时确定的目标，是当前风电场智慧运维技术的重要环节，可为后续运维管理和机组维护提供理论参考和数据分析依据。在役风电场上空大气实时流动的可视化显示，作为风能资源实时评价的首要环节，主要目的在于将风电场区域计算得到的当前精细化风况数据，直观形象地将各风力机组点位风速与风向记录并动态显示于远程化集中控制中心的智慧运维系统中。

目前，风电场风能资源的评估通常用于前期勘察与设计阶段，通过结合实地测风数据或中尺度天气数据，利用数值模拟的方法对目标区域内风的流动特征进行科学地预测计算，进而得到整场连续性的风资源预测。对于复杂山地风电场的风资源数值模拟，通常需要采用非线性计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)模式，生成分辨率较高的空间网格对不规则的地形地貌进行解析，从而获得可信度较高的风况预测。然而，随着山地风电场场区占地与装机容量与的不断增大，其计算域所需的网格数量会成倍增加，使得在运算资源成本不增加的条件下，数值模拟所需的求解时间会持续增长。

然而，当山地风电场投产运行后，其风资源流场的可视化评估作为智慧运维系统整体的一个功能模块，由于运算处理硬件资源分配的限制，很难将基于CFD方法的精细化风资源计算，以在线的方式线嵌入至风资源的实时评价环节。对于在役山地风电场风资源的在线评估，目前仍处于探索阶段。例如，申请号为202010550705.6申请日期为2020.06.16申请公布日为2020.09.25的发明专利公开了一种利用机组SCADA数据的风电场风资源计算方法，通过计算得到一台机组在风电场的机舱传递函数，利用该传递函数关系，对各代表机组的机舱风速进行修正，再利用修正后的风速进行风资源模拟。该方法以地形地貌变化对机组机舱传递函数的影响可以忽略为前提，采用单台机组在风电场的机舱传递函数，实时反映各机组所处位置的风资源条件，多适用于地形复杂程度不高的风电场的风资源评估，但对于复杂山地的情况，需要研究不同区域的地形对机舱传递函数的影响因素。与此同时，该发明虽然利用多台机组SCADA实时数据得到的虚拟测风资料进行CFD计算，进而获得每个时间点对应的全场风速分布，乃至全场年平均风速分布，但其结果并未涉及风电场运维期间风况的实时可视化评估。

发明内容