一种风力发电机群尾流建模的方法技术

本发明专利技术提供一种风力发电机群尾流建模的方法，解决了对于多台风力发电机共存时，多台风机尾流的叠加影响的问题，本发明专利技术技术方案是通过来流方向建立风机上下游关系，并在此基础上考虑了风机尾流计算中的上下游风机叠加影响，从而提高了多台风机存在时，尾流计算结果的准确性；同时也继承了单方程尾流模型在尾流计算中形式简单、容易编码、计算高效等优点；建立新的模型可以为风机阵列优化等相关应用提供更有效的支持。本发明专利技术应用于风力发电技术领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机群尾流建模的方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种风力发电机群尾流建模的方法。

技术介绍

[0002]风电因其清洁且可再生的特性，已是新能源开发利用的重要组成部分之一。风机机组是最为普遍的风力发电装置。然而，当风力发电机群在风电场运行时，由于风电场的规模有限，一些风机将不可避免的处于周围风机的尾流之中。因此，准确地评估尾流区的速度分布对于优化风机布局提高发电量，具有重要的意义。
[0003]目前，解析尾流模型依靠原理简单、计算快速等优点，已经成为最常采用的尾流评估模型。虽然人们已经进行了大量研究并提出了很多经典解析尾流模型，但是这些模型往往仅适用于单台风力发电机，对于多台风力发电机共存时，多台风机尾流的叠加影响，相关研究则比较薄弱。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是为了构造一种风力发电机群尾流建模的方法，能够在多台风机共存时，充分考虑风机间的上下游关系，给出精确的尾流结果。以提高对风力机尾流区流场的预测精度，为发电量评估、风机排布优化等提供重要的技术支持。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机群尾流建模的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：获取入流条件，根据来流方向α，得到风机在来流方向上的投影距离s，并根据所述投影距离s对风机进行上下游排序；步骤2：获得上游风机对所有下游风机的尾流膨胀系数k；获得风机对所有上游风机影响后的风速u
wi
；步骤3：依次循环步骤2，直至n风机尾流后的风速计算完成，建立风力发电机群尾流叠加模型。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机群尾流建模的方法，其特征在于，所述入流条件包括风机的空间坐标轮毂高度h
Hi
，风机直径D
i
，风速u
i
，风向θ
i
，推力系数C
Ti
，来流方向粗糙度z0或尾流膨胀系数k，其中，i为风机的编号。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机群尾流建模的方法，其特征在于，所述投影距离s，是指根据来流方向计算风机在来流方向上的投影距离s为如下公式：其中，式(1)中表示风机空间坐标，表示来流方向的单位矢量坐标；4.根据权利要求1所述的一种风力发电机群尾流建模的方法，其特征在于，所述步骤2获得上游风机对所有下游风机的尾流膨胀系数k；式(3)中h
H
表示风机的轮毂高度，z0表示粗糙度。5.根据权利要求1所述的一种风力发电机群尾流建模的方法，其特征在于，所述获得风机对所有上游风机影响后的风速u
wi
，是指所述上游所有风机单独造成风速亏损后尾流风速的最小值；获得u
wi
的步骤如下：步骤1根据Park尾流模型,风机下游距离x位置处尾流区的风速u
*
表达式为：式(4)中u0为上游来流风速，C
T
为风机推力系数，R为风机半径，k为尾流膨胀系数；步骤2对所述模型表达式进行修正，所述修正模型同样假定尾流模型的尾流区呈线性扩张，尾流区径向风速呈高斯对称分布,则尾流径向半径为r时风速u为：式(5)中，A、B为待估算系数；所述修正模型同样满足Park尾流模型的2个假设：1)假设风机下游x位置处的尾流径向半径为r
x
，在径向
±
r
x
处风速恢复为来流风速u0，则有：
2)假设修正模型与Park模型的尾流半径相同，且质量通量相等，则有：步骤3基于高斯分布特征，在r
x
的置信区间[
‑
2.58σ,2.58σ]时,可以计算出99％的尾流速度值，超出所述置信区间，则视为小概率事件；因此，取：r
x
＝2.58σ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)将(8)带入(6)中，得出：由于较小，可以将项忽略不计，得出：B＝u0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)再将(8)、(10)带入(7)中，得出：A+2r
x
·
u0＝u
*
·
2r
x
A＝(u
*

【专利技术属性】
技术研发人员：彭怀午，陈彬，刘军涛，李乾，韩毅，李华祥，张日葵，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：