基于尾流效应因子的海上风电场等值方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于尾流效应因子的海上风电场等值方法、系统和装置，其中，所述方法包括以下步骤：获取海上风电场参数，其中，海上风电场参数包括海上风电场的来流风速、海上风电场中每台风电机组的位置信息、风轮半径、衰减常数和推力系数；根据海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子；根据尾流效应因子对海上风电中的风电机组进行分群；分别计算每个风电机组群的等值参数；根据每个风电机组群及其等值参数建立海上风电场等值模型。该方法简单易实现，占用内存空间较少且准确度较高，可适用于大规模海上风电的研究。

Equivalent methods, systems and devices of offshore wind farms based on wake effect factors

The invention discloses an offshore wind farm equivalent method, system and device based on wake effect factor. The method comprises the following steps: acquiring parameters of offshore wind farm, in which parameters of offshore wind farm include incoming wind speed of offshore wind farm, position information of each typhoon unit in offshore wind farm, wind wheel radius, attenuation constant and thrust coefficient according to offshore wind farm; The wake effect factors of each wind turbine are determined by the parameters of the upper wind farm; the wind turbines in the offshore wind farm are grouped according to the wake effect factors; the equivalent parameters of each wind turbine group are calculated separately; and the equivalent model of the offshore wind farm is established based on each wind turbine group and its equivalent parameters. This method is simple and easy to implement, occupies less memory space and has high accuracy. It can be applied to large-scale offshore wind power research.

【技术实现步骤摘要】
基于尾流效应因子的海上风电场等值方法、系统和装置
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种基于尾流效应因子的海上风电场等值方法、系统和装置。
技术介绍
相对于陆上风力发电，海上风力发电存在许多明显优势，主要表现在：(1)海上风力机可以减少对陆地土地资源的占用，而且海上具有适合大型风电工程的大片连续空间，非常适合大型风电场的建立；(2)与陆上风电相比，海上风电靠近传统的电力负荷中心，利于电网的消纳和减少长距离输电带来的投资成本和电力损耗；(3)海上风速比陆上风速要高出20％～100％，发电效率也会相应提高，而且大部分情况下，海面平坦风速稳定，有利于风力机更有效更充分利用风能及减少风力机上的疲劳载荷，最终提高风力机的使用周期及产生更多的电能。大型海上风电场内有大量分散布置的风电机组，在某一风向作用下，坐落于下风向的风电机组的风速往往低于坐落于上风向风电机组的风速，这种现象称之为尾流效应，其是海上风电场中能量损失的主要原因。同时，大型海上风电场的仿真往往有数百台风电机组，如果把每一台风电机组的模型都详细搭建，会对极大地增加仿真的复杂度，导致计算时间长、资源利用率低，甚至导致“维数灾”。为此，相关技术中对风电场进行等值建模，并在风电场等值中考虑了尾流效应，该技术以风速为基准进行分群，最后对整个风电场进行了等值，且其对每台风电机组都计算实时的尾流效应，计算量大与模型的复杂程度高，其也没有考虑尾流效应的影响范围。另外，该技术采取k均值算法进行分群，虽然计算简便易行，但准确性不高，容易陷入局部最优。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，该方法简单易实现，占用内存空间较少且准确度较高，可适用于大规模海上风电的研究。为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，包括以下步骤：获取海上风电场参数，其中，所述海上风电场参数包括海上风电场的来流风速、所述海上风电场中每台风电机组的位置信息、风轮半径、衰减常数和推力系数；根据所述海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子；根据所述尾流效应因子对所述海上风电中的风电机组进行分群；分别计算每个风电机组群的等值参数；根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上风电场等值模型。本专利技术实施例的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，以尾流效应因子为机组分群原则对风电机组进行分群，进而计算每个机组群的等值参数，并根据分群结果和等值参数建立基于尾流效应因子的海上风电场等值模型，该方法简单易实现，占用内存空间较少且准确度较高，可适用于大规模海上风电的研究。另外，本专利技术上述实施例的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法还可以具有如下附加的技术特征：可选地，所述根据所述海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子，包括：根据所述海上风电场参数计算每台风电机组的尾流效应影响程度；根据所述尾流效应影响程度确定每台风电机组的尾流效应因子。可选地，通过如下公式计算每台风电机组的尾流效应影响程度：其中，σi为第i台风电机组的尾流效应影响程度，vin为所述来流风速，vi为第i台风电机组处的风速，i＝1,2,...,n，n为所述海上风电场中风电机组的数量。可选地，所述尾流效应因子与所述尾流效应影响程度呈负相关关系。可选地，当尾流效应影响程度大于第一预设值时，确定尾流效应因子为0；当尾流效应影响程度大于第二预设值且小于或者等于所述第一预设值时，确定尾流效应因子为1；当尾流效应影响程度大于第三预设值且小于或者等于所述第二预设值时，确定尾流效应因子为2；当尾流效应影响程度小于或者等于所述第三预设值时，确定尾流效应因子为3。可选地，所述第一预设值为0.95，所述第二预设值为0.7，所述第三预设值为0.4。可选地，所述根据所述尾流效应因子对所述海上风电中的风电机组进行分群，包括：从n个尾流效应因子中随机选择一个作为第一聚类中心Y1，并计算剩下的n-1个尾流效应因子与Y1之间的距离；选择与Y1距离最大的尾流效应因子作为第二聚类中心Y2，并分别计算除Y1、Y2之外的n-2个尾流效应因子与Y1、Y2之间的距离D1(xj,Y1)和D2(xj,Y2)，其中，j＝1,2,...,n-2；从大到小依次选择min[D1(xj,Y1),D2(xj,Y2)]中的尾流效应因子作为下一个聚类中心，直至聚类中心的个数达到m个；根据所选择的m个聚类中心采用k均值算法对n个风电机组进行分群。可选地，所述等值参数包括发电机等值参数、变压器等值参数、风速等值参数和控制等值参数，其中，所述发电机等值参数为：其中，S和Seq分别表示等值前后的发电机容量，xm和xm_eq分别表示等值前后的发电机励磁电抗，x1和x1_eq分别表示等值前后的发电机定子电抗，x2和x2_eq分别表示等值前后的发电机转子电抗，r1和r1_eq分别表示等值前后的发电机定子电阻，r2和r2_eq分别表示等值前后的发电机转子电阻；所述变压器等值参数为：其中，ST和ST_eq分别表示等值前后的变压器容量，ZT和ZT_eq分别表示等值前后的变压器阻抗；在计算所述风速等值参数时，先根据每台风电机组处的风速和风速-功率曲线确定每台风电机组的功率，计算所述功率的平均值，再根据所述平均值、所述风速-功率曲线确定所述风速等值参数；所述控制等值参数中Seq＝mS，其他与未等值前的控制参数相同。为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种基于尾流效应因子的海上风电场等值系统，包括：获取模块，用于获取海上风电场参数，其中，所述海上风电场参数包括海上风电场的来流风速、所述海上风电场中每台风电机组的位置信息、风轮半径、衰减常数和推力系数；确定模块，用于根据所述海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子；分群模块，用于根据所述尾流效应因子对所述海上风电中的风电机组进行分群；计算模块，用于分别计算每个风电机组群的等值参数；建模模块，用于根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上风电场等值模型。本专利技术实施例的基于尾流效应因子的海上风电场等值系统，以尾流等效因子为机组分群原则对风电机组进行分群，进而计算每个机组群的等值参数，并根据分群结果和等值参数建立基于尾流效应因子的海上风电场等值模型，该系统简单易实现，占用内存空间较少且准确度较高，可适用于大规模海上风电的研究。为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种基于尾流效应因子的海上风电场等值装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法。本专利技术实施例的基于尾流效应因子的海上风电场等值装置，在其存储器上存储的与上述基于尾流效应因子的海上风电场等值方法对应的计算机程序被处理器执行时，得到的等值模型精度高、占用内存少，且简单易实现，可适用于大规模海上风电的研究。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是根据本专利技术实施例的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法的流程图；图2是尾流效应Jensen模型的示意图；图3是根据本专利技术一个示例的风电机组间尾流效应的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，包括以下步骤：获取海上风电场参数，其中，所述海上风电场参数包括海上风电场的来流风速、所述海上风电场中每台风电机组的位置信息、风轮半径、衰减常数和推力系数；根据所述海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子；根据所述尾流效应因子对所述海上风电中的风电机组进行分群；分别计算每个风电机组群的等值参数；根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上风电场等值模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，包括以下步骤：获取海上风电场参数，其中，所述海上风电场参数包括海上风电场的来流风速、所述海上风电场中每台风电机组的位置信息、风轮半径、衰减常数和推力系数；根据所述海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子；根据所述尾流效应因子对所述海上风电中的风电机组进行分群；分别计算每个风电机组群的等值参数；根据所述每个风电机组群及其等值参数建立海上风电场等值模型。2.根据权利要求1所述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，所述根据所述海上风电场参数确定每台风电机组的尾流效应因子，包括：根据所述海上风电场参数计算每台风电机组的尾流效应影响程度；根据所述尾流效应影响程度确定每台风电机组的尾流效应因子。3.根据权利要求2所述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，通过如下公式计算每台风电机组的尾流效应影响程度：其中，σi为第i台风电机组的尾流效应影响程度，vin为所述来流风速，vi为第i台风电机组处的风速，i＝1,2,...,n，n为所述海上风电场中风电机组的数量。4.根据权利要求3所述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，所述尾流效应因子与所述尾流效应影响程度呈负相关关系。5.根据权利要求3所述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，当尾流效应影响程度大于第一预设值时，确定尾流效应因子为0；当尾流效应影响程度大于第二预设值且小于或者等于所述第一预设值时，确定尾流效应因子为1；当尾流效应影响程度大于第三预设值且小于或者等于所述第二预设值时，确定尾流效应因子为2；当尾流效应影响程度小于或者等于所述第三预设值时，确定尾流效应因子为3。6.根据权利要求5所述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，所述第一预设值为0.95，所述第二预设值为0.7，所述第三预设值为0.4。7.根据权利要求4-6中任一项所述的基于尾流效应因子的海上风电场等值方法，其特征在于，所述根据所述尾流效应因子对所述海上风电中的风电机组进行分群，包括：从n个尾流效应因子中随机选择一个作为第一聚类中心Y1，并计算剩下的n-1个尾流效应因子与Y1之间的距离；选择与Y1距离最大的尾流效应因...

【专利技术属性】
技术研发人员：余浩，林勇，张子杰，宫大千，黎灿兵，左郑敏，龚贤夫，王晓辉，刘正超，刘新苗，张辽，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电网规划研究中心，广东电网发展研究院有限责任公司，湖南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44