本发明专利技术涉及风力发电技术领域，具体提供一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置，旨在解决现有方法无法同时兼顾计算精度和计算效率的技术问题。为此目的，本发明专利技术的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法包括：建立包含风电场的三维计算流域，对三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置边界条件和计算参数；基于计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息；基于风电场的流场信息评估风电场的尾流演化情况。如此，提高了计算精度和计算效率。计算效率。计算效率。
【技术实现步骤摘要】
基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置
[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体提供一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置。
技术介绍
[0002]风电机组吸收来流风的动能，在机组下游形成尾流。尾流区内风速减小、湍流度增加，会对下游的风电机组造成功率降低、疲劳载荷增加、机组寿命减少等影响。因此，对风电场尾流的评估具有十分重要的意义。
[0003]风电场尾流的评估通常通过数值模拟或尾流模型进行，其中数值模拟具有更高的计算精度，但也需要消耗更高的计算资源。随着风电的发展，风电场逐渐趋于大型化、基地化。更大的风电场尺寸对风电场尾流效应的评估提出了挑战，现有方法往往无法兼顾计算精度与计算效率。
[0004]相应地，本领域需要一种新的基于简易致动盘模型的风电场尾流方案来解决上述问题。
技术实现思路
[0005]为了克服上述缺陷，提出了本专利技术，以提供解决或至少部分地解决上述技术问题。本专利技术提供了一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法及装置。
[0006]在第一方面，本专利技术提供一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，所述方法包括：建立包含风电场的三维计算流域，对所述三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置边界条件和计算参数；基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息；基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况。
[0007]在一个体实施方式中，所述风电场的流场信息包括流场的平均速度分布；基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息包括：基于所述计算流体力学模型和简易致动盘模型以及设置的边界条件和计算参数，在所述三维流域网格上进行流场数值计算，得到流场的平均速度分布。
[0008]在一个体实施方式中，所述流场的平均速度分布包括风电场中各风电机组的来流平均速度、尾流平均速度和风轮区域平均风速；所述风电场的尾流演化情况包括尾流损失和功率输出；基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况包括：基于所述来流平均速度和尾流平均速度的差值确定所述风电机组的尾流损失；基于所述风轮区域平均风速确定所述风电机组的功率输出。
[0009]在一个体实施方式中，所述建立包含风电场的三维计算流域包括：确定所述三维计算流域的长度、宽度和高度；基于所述长度、宽度和高度建立三维计算流域；其中所述三维计算流域的长度大于长度阈值，所述三维计算流域的宽度大于宽度阈值，所述三维计算流域的高度为大气边界层的高度。
[0010]在一个体实施方式中，对所述三维计算流域划分网格包括：基于第一网格间距对所述三维计算流域的流向划分网格，基于第二网格间距对所述三维计算流域的展向划分网格，基于第三网格间距对所述三维计算流域的垂向划分网格。
[0011]在一个体实施方式中，所述简易致动盘模型包括在三维流域网格上施加的致动力；通过下述步骤建立简易致动盘模型：基于风电机组的轮毂位置和风轮直径，建立矩形区域；从所述三维流域网格中选取网格中心在所述矩形区域内的网格；确定选取的所述三维流域网格上施加的致动力；和/或所述三维流域网格的致动力的计算公式为：所述三维流域网格的致动力的计算公式为：上式中，为三维流域网格上施加的致动力，为选取的三维流域网格的网格体积，为选取的三维流域网格的网格总体积，为风电机组的风轮的总致动力，为流体密度，为修正推力系数，为风轮直径，为风电机组的风轮中心的风速。
[0012]在一个体实施方式中，所述矩形区域为立柱区域；基于风电机组的轮毂位置和风轮直径，建立矩形区域包括：以所述风电机组的轮毂位置为中心，所述风轮直径为边长，建立预设高度的立柱区域。
[0013]在第二方面，本专利技术提供一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估装置，所述装置包括：网格划分模块，被配置为建立包含风电场的三维计算流域，对所述三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；模型建立模块，被配置为建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置模块，被配置为设置边界条件和计算参数；确定模块，被配置为基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息；评估模块，被配置为基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况。
[0014]在第三方面，提供一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行前述任一项所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法。
[0015]在第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行前述任一项所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法。
[0016]本专利技术上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：本专利技术中的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，首先建立包含风电场的三维计算流域，并对三维计算流域划分网格得到三维流域网格，接着建立计算流体力学模
型和简易致动盘模型以及设置边界条件和计算参数，其次基于计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息，最后基于风电场的流场信息评估风电场的尾流演化情况。如此，对于风电场尾流效应的预测精度显著提高，相比采用标准致动盘模型的现有评估方法，大大降低了计算资源的消耗，提高了计算效率和预测精度。
附图说明
[0017]参照附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本专利技术的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法的主要步骤流程示意图；图2是本专利技术的简易致动盘模型的示意图；图3是标准致动盘模型的示意图；图4是根据本专利技术的一个实施例的风电机组下游尾流区内的流向速度分布曲线示意图；图5是根据本专利技术的一个实施例的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估装置的主要结构框图示意图。
[0018]附图标记列表：11：网格划分模块；12：模型建立模块；13：设置模块；14：确定模块；15：评估模块。
具体实施方式
[0019]下面参照附图来描述本专利技术的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。
[0020]在本专利技术的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述方法包括：建立包含风电场的三维计算流域，对所述三维计算流域划分网格，得到三维流域网格；建立计算流体力学模型和简易致动盘模型；设置边界条件和计算参数；基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息；基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况。2.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述风电场的流场信息包括流场的平均速度分布；基于所述计算流体力学模型、简易致动盘模型以及设置的所述边界条件和计算参数，确定风电场的流场信息包括：基于所述计算流体力学模型和简易致动盘模型以及设置的边界条件和计算参数，在所述三维流域网格上进行流场数值计算，得到流场的平均速度分布。3.根据权利要求2所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述流场的平均速度分布包括风电场中各风电机组的来流平均速度、尾流平均速度和风轮区域平均风速；所述风电场的尾流演化情况包括尾流损失和功率输出；基于所述风电场的流场信息评估所述风电场的尾流演化情况包括：基于所述来流平均速度和尾流平均速度的差值确定所述风电机组的尾流损失；基于所述风轮区域平均风速确定所述风电机组的功率输出。4.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，所述建立包含风电场的三维计算流域包括：确定所述三维计算流域的长度、宽度和高度；基于所述长度、宽度和高度建立三维计算流域；其中所述三维计算流域的长度大于长度阈值，所述三维计算流域的宽度大于宽度阈值，所述三维计算流域的高度为大气边界层的高度。5.根据权利要求1所述的基于简易致动盘模型的风电场尾流评估方法，其特征在于，对所述三维计算流域划分网格包括：基于第一网格间距对所述三维计算流域的流向划分网格，基于第二网格间距对所述三维计算流域的展向划分网格，基于第三网格间距对所述三维计算流...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛铭纬，杨昊泽，许世森，刘永前，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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