风电场生产运行测风塔选址方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种风电场生产运行测风塔选址方法及装置，其中，该方法包括：对风电场场址划分网格，网格的交点为安装测风塔的备选位置；在所有备选位置中选择出满足地形因素、障碍物因素、测风塔的代表性以及尾流因素要求的备选位置，选择出的备选位置组成初选备选位置集合；在初选备选位置集合中选择出一个满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及超短期功率预测选址指数的备选位置，将选择出的一个备选位置确定为安装所述测风塔的位置，风资源监测选址指数表示备选位置满足风资源监测要求的程度；发电量后评估选址指数表示备选位置满足发电量后评估要求的程度；超短期功率预测选址指数表示备选位置满足超短期功率预测要求的程度。

Method and device for site selection of wind tower in wind farm production and operation

The embodiment of the invention provides a method and a device, the location of wind farm operation tower which, the method includes: the wind farm sites grid, grid node is an alternative location to install tower; meet the terrain factors, obstacle factors, wind tower representation and wake factors require alternative location in all the options, select the options consisting of primary options set; selection in the primary alternative location in the collection of a wind resource monitoring index, meet the location of power generation after evaluation and selection index and ultra short term power forecasting alternative location index, an alternative location selected to determine the installation the location of the tower, the wind resource monitoring site index requires that wind resource monitoring level of the selected location to meet the power generation; evaluation of site index table It shows that the alternative location meets the requirements of the post generation evaluation; the ultra short term power prediction location index represents the extent to which the alternative position meets the requirements of ultra short term power forecasting.

【技术实现步骤摘要】
风电场生产运行测风塔选址方法及装置
本专利技术涉及新能源
，特别涉及一种风电场生产运行测风塔选址方法及装置。
技术介绍
新能源消纳问题是制约新能源发展的重要原因。对已投入运行的风电场进行风资源监测、发电量后评估和超短期功率预测是解决新能源消纳问题的重要手段。测风塔是进行风资源监测、发电量后评估或超短期功率预测的设备，所以可以通过在已建成的风电场中建立后期测风塔帮助解决新能源消纳问题。近年来，已有一些风电场建立了后期测风塔，然而这些后期测风塔所测得的测风数据对风电场风资源状况的代表性普遍较差，不能切实帮助解决新能源消纳问题。测风塔选址严重影响着其对风电场的代表性，随着对风资源评估工作的日益重视，IEC标准中对测风塔选址方法进行了规定，国内外各机构和学者都已对测风塔选址问题开展了大量的研究工作。GBT18709-2002标准中规定测风塔的位置附近应无高大建筑物、树木等障碍物，与单个障碍物距离应大于障碍物高度的3倍，与成排障碍物距离应保持在障碍物最大高度的10倍以上。经过大量实际工程的经验和学者的研究，将标准中对于测风塔选址的规定发展得更为具体。目前普遍应用的测风塔选址方法主要考虑了地形、障碍物对测风数据的影响与测风塔位置风资源对整个风电场的代表性。考虑地形对测风塔选址的影响：(1)当地形平坦时，测风塔应安装在粗糙度变化前后；(2)当地形复杂时，对于隆升地形，测风塔应建立在山顶或山脚来流方向；对于低凹地形，测风塔应建立在盛行风向的上风向入口处；(3)由于附近的陡峭地形会影响测风塔低层测量，所以测风塔附近的地形应尽量平坦。考虑障碍物对测风塔选址的影响：(1)测风塔应尽量安装在风电场主风向的上风向；(2)测风塔与每个障碍物应距离障碍物3倍高度以上；(3)当测风塔处于主风向的下风向时，其与障碍物的距离应为障碍物10倍高度以上；(4)在树木密集的地方，测风塔至少比树木顶端高10米。考虑测风塔的代表性：(1)测风塔与风电机组的海拔差不宜超过100米，最多不超过150米；(2)在主风向上，风加速因数应可代表风电场的平均水平，湍流强度、水平偏差和入流角应尽可能小。如今已建立的后期测风塔大多是沿用了设计阶段的前期测风塔，这些测风塔并未考虑已建成的风电场中的因素对测风塔测风准确度的影响。而且，目前的测风塔选址方法尚停留在定性分析上，这意味着在风电场中选取的测风塔位置可能只是比较合适的位置而非全局最优解。因此对测风塔选址工作进行定量分析是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种风电场生产运行测风塔选址方法，以解决现有技术中测风塔选址未考虑已建成的风电场中因素的影响以及测风塔位置并非全局最优解的技术问题。该方法包括：对风电场场址划分网格，网格的交点为安装测风塔的备选位置；在所有备选位置中选择出满足地形因素、障碍物因素、测风塔的代表性以及尾流因素要求的备选位置，选择出的备选位置组成初选备选位置集合；在所述初选备选位置集合中选择出一个满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及超短期功率预测选址指数的备选位置，将选择出的一个备选位置确定为安装所述测风塔的位置，其中，所述风资源监测选址指数表示备选位置满足风资源监测要求的程度；发电量后评估选址指数表示备选位置满足发电量后评估要求的程度；超短期功率预测选址指数表示备选位置满足超短期功率预测要求的程度。在一个实施例中，将风电场场址划分网格，包括：确定包括所述风电场场址的矩形区域；以所述风电场场址内风电机组之间的最小距离为边长，对所述矩形区域划分网格。在一个实施例中，在所有备选位置中选择出满足地形因素、障碍物因素、测风塔的代表性以及尾流因素要求的备选位置，选择出的备选位置组成初选备选位置集合，包括：在所有备选位置中选择与风电机组的海拔差小于100米且与每台风电机组的距离大于2倍风轮直径的备选位置，选择出来的备选位置组成第一备选位置集合；以风电场中心为圆心，在所述第一备选位置集合中将主风向反方向的180度扇区内的备选位置排除，剩余的备选位置组成第二备选位置集合；根据预设时段的时间序列的测风数据，计算所述第二备选位置集合中每个备选位置的平均湍流强度，计算所述第二备选位置集合中所有备选位置的平均湍流强度的平均值，在所述第二备选位置集合中排除平均湍流强度大于所述平均值的备选位置，剩余的备选位置组成第三备选位置集合；根据预设时段的时间序列的测风数据和所述风电场场址的大小，计算所述第三备选位置集合中每个备选位置的尾流折减率，计算所述第三备选位置集合中所有备选位置的尾流折减率的平均值，在所述第三备选位置集合中选择尾流折减率小于该平均值的备选位置，选择出的备选位置组成第四备选位置集合；计算所述第四备选位置集合中每个备选位置的主风向上的湍流强度、水平偏差的绝对值以及入流角的绝对值，计算所述第四备选位置集合中所有备选位置的主风向上的湍流强度的平均值，作为第一平均值；计算所述第四备选位置集合中所有备选位置的水平偏差的绝对值的平均值，作为第二平均值；计算所述第四备选位置集合中所有备选位置的入流角的绝对值的平均值，作为第三平均值；排除所述第四备选位置集合中主风向上的湍流强度大于第一平均值、水平偏差的绝对值大于第二平均值且入流角的绝对值大于第三平均值的备选位置，剩余的备选位置组成第五备选位置集合；计算所述第五备选位置集合中每个备选位置的风加速因数，计算所述第五备选位置集合中所有备选位置的风加速因数的平均值，在所述第五备选位置集合中选择风加速因数在该平均值正负5％范围内的备选位置，选择出的备选位置组成所述初选备选位置集合。在一个实施例中，在所述初选备选位置集合中选择出一个满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及短期功率预测选址指数的备选位置，包括：计算所述初选备选位置集合中每个备选位置的选址指数，所述选址指数表示备选位置满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及超短期功率预测选址指数的程度；在所述初选备选位置集合中选择出所述选址指数最大的一个备选位置。在一个实施例中，通过以下公式计算每个备选位置的选址指数：其中，A是选址指数；X是风资源监测选址指数；X1为备选位置与风电机组位置的平均风速的平均值的相对误差；X2为备选位置与风电机组位置的威布尔分布尺度参数的平均值的相对误差；X3为备选位置与风电机组位置的威布尔分布形状参数的平均值的相对误差；为风电机组位置的平均风速的平均值；vmast为备选位置的平均风速；为风电机组位置的威布尔分布的尺度参数的平均值；cmast为备选位置威布尔分布的尺度参数；为风电机组位置的威布尔分布的形状参数的平均值；kmast为备选位置威布尔分布的形状参数；Y是发电量后评估选址指数；为风电机组的发电量的平均值；Qmast为备选位置的理论电量；Z是超短期功率预测选址指数；pturbine为风电机组发电功率时间序列的平均值；pmast为备选位置的发电功率时间序列；pn为风电机组额定功率；n为发电功率时间序列的功率个数。本专利技术实施例还提供了一种风电场生产运行测风塔选址装置，以解决现有技术中测风塔选址未考虑已建成的风电场中因素的影响以及测风塔位置并非全局最优解的技术问题。该装置包括：划分模块，用于对风电场场址划分网格，网格的交点为安装测风塔的备选位置；第一选择模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电场生产运行测风塔选址方法，其特征在于，包括：对风电场场址划分网格，网格的交点为安装测风塔的备选位置；在所有备选位置中选择出满足地形因素、障碍物因素、测风塔的代表性以及尾流因素要求的备选位置，选择出的备选位置组成初选备选位置集合；在所述初选备选位置集合中选择出一个满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及超短期功率预测选址指数的备选位置，将选择出的一个备选位置确定为安装所述测风塔的位置，其中，所述风资源监测选址指数表示备选位置满足风资源监测要求的程度；发电量后评估选址指数表示备选位置满足发电量后评估要求的程度；超短期功率预测选址指数表示备选位置满足超短期功率预测要求的程度。

【技术特征摘要】
1.一种风电场生产运行测风塔选址方法，其特征在于，包括：对风电场场址划分网格，网格的交点为安装测风塔的备选位置；在所有备选位置中选择出满足地形因素、障碍物因素、测风塔的代表性以及尾流因素要求的备选位置，选择出的备选位置组成初选备选位置集合；在所述初选备选位置集合中选择出一个满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及超短期功率预测选址指数的备选位置，将选择出的一个备选位置确定为安装所述测风塔的位置，其中，所述风资源监测选址指数表示备选位置满足风资源监测要求的程度；发电量后评估选址指数表示备选位置满足发电量后评估要求的程度；超短期功率预测选址指数表示备选位置满足超短期功率预测要求的程度。2.如权利要求1所述的风电场生产运行测风塔选址方法，其特征在于，将风电场场址划分网格，包括：确定包括所述风电场场址的矩形区域；以所述风电场场址内风电机组之间的最小距离为边长，对所述矩形区域划分网格。3.如权利要求1所述的风电场生产运行测风塔选址方法，其特征在于，在所有备选位置中选择出满足地形因素、障碍物因素、测风塔的代表性以及尾流因素要求的备选位置，选择出的备选位置组成初选备选位置集合，包括：在所有备选位置中选择与风电机组的海拔差小于100米且与每台风电机组的距离大于2倍风轮直径的备选位置，选择出来的备选位置组成第一备选位置集合；以风电场中心为圆心，在所述第一备选位置集合中将主风向反方向的180度扇区内的备选位置排除，剩余的备选位置组成第二备选位置集合；根据预设时段的时间序列的测风数据，计算所述第二备选位置集合中每个备选位置的平均湍流强度，计算所述第二备选位置集合中所有备选位置的平均湍流强度的平均值，在所述第二备选位置集合中排除平均湍流强度大于所述平均值的备选位置，剩余的备选位置组成第三备选位置集合；根据预设时段的时间序列的测风数据和所述风电场场址的大小，计算所述第三备选位置集合中每个备选位置的尾流折减率，计算所述第三备选位置集合中所有备选位置的尾流折减率的平均值，在所述第三备选位置集合中选择尾流折减率小于该平均值的备选位置，选择出的备选位置组成第四备选位置集合；计算所述第四备选位置集合中每个备选位置的主风向上的湍流强度、水平偏差的绝对值以及入流角的绝对值，计算所述第四备选位置集合中所有备选位置的主风向上的湍流强度的平均值，作为第一平均值；计算所述第四备选位置集合中所有备选位置的水平偏差的绝对值的平均值，作为第二平均值；计算所述第四备选位置集合中所有备选位置的入流角的绝对值的平均值，作为第三平均值；排除所述第四备选位置集合中主风向上的湍流强度大于第一平均值、水平偏差的绝对值大于第二平均值且入流角的绝对值大于第三平均值的备选位置，剩余的备选位置组成第五备选位置集合；计算所述第五备选位置集合中每个备选位置的风加速因数，计算所述第五备选位置集合中所有备选位置的风加速因数的平均值，在所述第五备选位置集合中选择风加速因数在该平均值正负5％范围内的备选位置，选择出的备选位置组成所述初选备选位置集合。4.如权利要求1至3中任一项所述的风电场生产运行测风塔选址方法，其特征在于，在所述初选备选位置集合中选择出一个满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及短期功率预测选址指数的备选位置，包括：计算所述初选备选位置集合中每个备选位置的选址指数，所述选址指数表示备选位置满足风资源监测选址指数、发电量后评估选址指数以及超短期功率预测选址指数的程度；在所述初选备选位置集合中选择出所述选址指数最大的一个备选位置。5.如权利要求4所述的风电场生产运行测风塔选址方法，其特征在于，通过以下公式计算每个备选位置的选址指数：其中，A是选址指数；X是风资源监测选址指数；X1为备选位置与风电机组位置的平均风速的平均值的相对误差；X2为备选位置与风电机组位置的威布尔分布尺度参数的平均值的相对误差；X3为备选位置与风电机组位置的威布尔分布形状参数的平均值的相对误差；为风电机组位置的平均风速的平均值；vmast为备选位置的平均风速；为风电机组位置的威布尔分布的尺度参数的平均值；cmast为备选位置威布尔分布的尺度参数；为风电机组位置的威布尔分布的形状参数的平均值；kmast为备选位置威布尔分布的形状参数；Y是发电量后评估选址指数；为风电机组的发电量的平均值；Qmast为备选位置的理论电量；Z是超短期功率预测选址指数；pturbine为风电机组发电功率时间序列的平均值；pmast为备选位置的发电功率时间序列；pn为风电机组额定功率；n为发电功率时间序列的功率个数。6.一种风电场生产运行测风塔选址...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳玉，白恺，张小萌，宋鹏，王靖然，刘京波，崔阳，杨伟新，王正宇，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国网冀北电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11