计算重现期风速制造技术

提供了一种计算拟议风力涡轮机场址的重现期风速的方法。提供与拟议场址相关联的风速测量值和建模风速。将测量风速和建模风速变换到频域，并进行组合以生成混合谱。将混合谱变换到时域以生成一组混合风速测量值，所述的一组混合风速测量值用于计算重现期风速。组混合风速测量值用于计算重现期风速。组混合风速测量值用于计算重现期风速。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算重现期风速


[0001]本专利技术涉及一种用于计算拟议风力涡轮机场址处的重现期(return period)风速的方法。

技术介绍

[0002]在设计风力涡轮机及为其选址时，了解风力涡轮机在其使用寿命期间可能面临的条件是重要的。风力涡轮机预计具有20
‑
25年的使用寿命，因此需要有关在长时间段内的可能天气条件的信息。
[0003]通常，无法获得如此长的时间范围内的拟议风力涡轮机场址的本地天气测量值。取而代之，短期本地测量值(例如一年内测量的)用于估计拟议场址在重现期期间将经历的极端风速。最常见的是计算50年的极端风速——即重复周期(recurrence period)为50年的极端风速。例如，可以执行Gumbel计算，详见IEC标准61400
‑
1。
[0004]这种计算基于非常有限的数据集，因此可能无法提供对极端风速的准确估计。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一方面提供了一种计算拟议风力涡轮机场址的重现期风速的方法，所述方法包括：
[0006]提供与拟议风力涡轮机场址相关联的风速测量值，所述风速测量值在测量期内测量；
[0007]将所述风速测量值变换到频域以生成测量风速谱；
[0008]提供建模风速，其中所述建模风速是扩展期内拟议风力涡轮机场址处的风速的估计值，所述扩展期比所述测量期长；
[0009]将所述建模风速变换到频域以生成建模风速谱；
[0010]组合测量风速谱和建模风速谱以生成混合谱；
[0011]将所述混合谱从频域变换到时域以提供混合风速测量值；以及
[0012]使用所述混合风速测量值计算重现期风速。
[0013]在一些实施例中，所述扩展期可以涵盖所述测量期。
[0014]在一些实施例中，组合所述测量风速谱和所述建模风速谱可以包括：
[0015]提取所述建模风速谱的频率至多为截止频率的部分；和
[0016]提取所述测量风速谱的频率在所述截止频率以上的部分；以及
[0017]组合建模风速谱的所述部分与测量风速谱的所述部分以生成所述混合谱。
[0018]在一些这样的实施例中，所述截止频率可以是预定值。
[0019]在一些实施例中，使用混合风测量值计算重现期风速可以包括：
[0020]基于所述风速测量值的统计偏差缩放所述混合风速测量值以生成缩放的混合风速测量值；以及
[0021]使用所述缩放的混合风速测量值计算所述重现期风速。
[0022]在一些实施例中，将所述混合谱从频域变换到时域可以基于随机相位值；并且其中所述方法包括：
[0023]生成多组混合风速测量值，每组混合风速测量值基于不同的随机相位值；
[0024]计算多组混合风测量值中的每组混合风速测量值的重现期风速；以及
[0025]对计算的重现期风速进行平均。
[0026]在一些实施例中，将所述风速测量值和/或建模风速变换到频域可以包括计算所述风速测量值和/或建模风速的功率谱密度。
[0027]在一些实施例中，可以在桅杆高度处测量风速测量值。建模风速可以是桅杆高度处的风速的估计值。
[0028]在一些实施例中，所述测量期可以在6个月和2年之间。所述扩展期可以在10年和30年之间。重现期风速的重现期可以在30年和75年之间。
[0029]在一些实施例中，提供风速测量值可以包括使用一个或多个风速传感器测量拟议风力涡轮机场址处的风速。
[0030]在一些实施例中，所述建模风速可以使用中尺度模型生成。
[0031]在一些实施例中，计算所述重现期风速可以包括将Gumbel计算应用于所述混合风速测量值。
[0032]在一些实施例中，所述方法还可以包括基于计算的与重现期相关联的风速来改变将在拟议风力涡轮机场址处建造的风力涡轮机的设计参数。一些实施例还可以包括根据所述设计参数建造风力涡轮机。
[0033]本专利技术的第二方面提供了一种设计风力涡轮机的方法，所述方法包括：
[0034]选择所述风力涡轮机将位于其中的拟议风力涡轮机场址；
[0035]使用一个或多个风速传感器，在测量期内测量与拟议风力涡轮机场址相关联的风速；
[0036]应用第一方面的任何实施例的方法来计算拟议风力涡轮机的与重现期相关联的风速；以及
[0037]基于与重现期相关联的风速改变风力涡轮机的设计参数。
[0038]该方法还可以包括根据所述设计参数构建风力涡轮机。
[0039]本专利技术的第三方面提供了一种构建风力涡轮机的方法，所述方法包括：
[0040]选择所述风力涡轮机将位于其中的拟议风力涡轮机场址；
[0041]使用一个或多个风速传感器，在测量期内测量拟议风力涡轮机场址处的风速；
[0042]应用第一方面的任何实施例的方法来计算拟议风力涡轮机的与重现期相关联的风速；
[0043]基于与重现期相关联的风速改变风力涡轮机的设计参数；以及
[0044]基于所述设计参数构建风力涡轮机。
附图说明
[0045]现在将参照附图描述本专利技术的实施例，其中：
[0046]图1图示了计算拟议风力涡轮机场址处的50年极端风速的常规方法；
[0047]图2图示了根据本专利技术的计算拟议风力涡轮机场址处与重现期相关联的极端风速
的方法；
[0048]图3显示了由图2的方法生成的混合谱的示例；以及
[0049]图4图示了一种基于计算的与重现期相关联的极端风速设计风力涡轮机的方法。
具体实施方式
[0050]图1图示了用于确定拟议风力涡轮机场址处的与重现期相关联的极端风速(本文称为重现期风速)的常规方法100。在该案例中，计算的是50年重现期。这种方法可以用于估计风力涡轮机在被构建在该场址的情况下可能面临的极端风速。该信息可以用于为有关风力涡轮机的选址和构建的决策提供信息。
[0051]方法100开始于步骤101，其中在时间段T内在本地场址进行气象观测。T通常可以是一年或更短。在此期间，该场址将经历多次风暴，每次风暴的典型风速均高于平均风速。这些风暴可以在气象观测中被识别出来。
[0052]在步骤102，选择在气象观测中识别出的风暴中具有最强最大风速的第一组N个风暴。然后在步骤103中使用每个选定风暴的最大风速来使用Gumbel方法计算50年极端风速V
ref50
。Gumbel方法在国际电工委员会(IEC)标准61400
‑
1(第6.3.2.1节)中定义。
[0053]然后将计算的V
ref50
用作建造在场址处的涡轮机在其使用寿命中可能经历的最大风速的指示。
[0054]因此，常规方法100使用在一年或更短时间内获得的数据，并外推到50年的时段。测量数据长度和预测长度之间的这种巨大差异可能意味着产生的V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算拟议风力涡轮机场址的重现期风速的方法，所述方法包括：提供与拟议风力涡轮机场址相关联的风速测量值，所述风速测量值在测量期内测量；将所述风速测量值变换到频域以生成测量风速谱；提供建模风速，其中所述建模风速是扩展期内拟议风力涡轮机场址处的风速的估计值，所述扩展期比所述测量期长；将所述建模风速变换到频域以生成建模风速谱；组合所述测量风速谱和所述建模风速谱以生成混合谱；将所述混合谱从频域变换到时域以提供混合风速测量值；以及使用所述混合风速测量值计算重现期风速。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扩展期涵盖所述测量期。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，组合所述测量风速谱和所述建模风速谱包括：提取所述建模风速谱的频率至多为截止频率的部分；和提取所述测量风速谱的频率在所述截止频率以上的部分；以及组合建模风速谱的所述部分与测量风速谱的所述部分以生成所述混合谱。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述截止频率是预定值。5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，使用混合风测量值计算重现期风速包括：基于所述风速测量值的统计偏差缩放所述混合风速测量值以生成缩放的混合风速测量值；以及使用所述缩放的混合风速测量值计算所述重现期风速。6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，将所述混合谱从频域变换到时域基于随机相位值；并且其中所述方法包括：生成多组混合风速测量值，每组混合风速测量值基于不同的随机相位值；计算多组混合风测量值中的每组混合风速测量值的重现期风速；以及对计算的重现期风速进行平均。7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，将所述风速测量值和/或建模风速变换到频域包括计算所述风速测量值和/或建模风速的功率谱密度。8.根据任一项前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：