一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法及设备技术

本发明专利技术提出一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法

【技术实现步骤摘要】
一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法及设备


[0001]本专利技术涉及数据修正
，尤其涉及一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法
、
装置
、
设备和介质
。

技术介绍

[0002]我国海上风能资源丰富，可开发潜力巨大，但我国位于太平洋西岸，频繁受强和超强台风侵袭，风电机组被吹倒或被破坏事件时有发生，给海上风电发展带来极大挑战，风电机组需根据台风特性进行针对性设计以避免台风造成破坏
。
[0003]当前，抗台型风电机组设计以台风极端风速模型
(EWM
T
)
作为环境输入
。
该风速模型基于
50
年一遇最大
10min
平均风速，通常分为
55m/s
和
50m/s
两个极端风速等级，采用
kaimal
谱作为湍流模型，湍流强度取
0.11
，切变指数为
0.11。
以
EWM
T
作为环境输入进行抗台型风电机组设计，或造成机组安全裕度太大，过度冗余而不经济；或造成机组安全裕度太小，不能有效抵御台风破坏
。
因此，抗台型风电机组需根据特定场址设计环境参数进行修正
。
[0004]不受台风影响的风电场，在场址内立一座测风塔，通过一完整年测风可对设计环境参数进行修正；而受台风影响的风电场，由于台风具有路径和时间随机性，往往通过多年连续测风才有可能实现对台风环境参数修正，测风成本显著提升
。
为降低测风成本，提升抗台型风电机组的安全性和经济性，本专利技术提出一种结合中尺度数值模式的抗台型风电机组设计环境参数修正方法
。
将中尺度数值模式结果进行高效的降尺度分析，为风电机组设计提供准确的环境特征，以确保抗台型风电机组安全
、
可靠和经济
。
目前，国内外未有专用于抗台型风电机组设计环境参数修正方法
。
[0005]当前的抗台型风电机组主要参考标准环境参数进行设计，或造成机组安全裕度太大，过度冗余而不经济；或造成机组安全裕度太小，不能有效抵御台风破坏
。
由于台风具有路径和时间随机性，往往通过多年连续测风才有可能实现对台风环境参数修正，测风成本显著提升
。
[0006]中尺度数值模式
WRF
主要用于中尺度天气系统的模拟，时间和空间分辨率通常为
1h
和
3km,
其模拟结果无法直接用于风电机组设计，需通过合适的方法将时间和空间分辨率降到
s
级和
m
级才能对台风设计环境参数进行修正，从而提升抗台型风电机组的安全性和经济性直接采用区域嵌套设置提高
WRF
模式运行的分辨率，将耗费大量计算及存储资源
。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法
、
装置
、
设备和介质，旨在通过
WRF
‑
ndown
进行降尺度分析，显著节省计算及存储资源
。
[0008]为此，本专利技术的目的在于提出一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法，包括：
[0009]选定特定场址内典型台风案例，获取台风过程中对应的中尺度再分析大气观测资料数据；
[0010]选取中尺度粗水平分辨率的模拟区域，进行中尺度粗分辨率的单层区域设置，基于中尺度再分析大气观测资料数据，生成中尺度粗水平分辨率模拟结果；
[0011]在选取的中尺度粗水平分辨率模拟区域中设置高精细水平分辨率的内层区域，对中尺度粗水平分辨率模拟结果进行降尺度，生成中尺度高精细水平分辨率模拟结果；
[0012]利用中尺度高精细水平分辨率模拟结果，分析台风的环境参数特征，提取低层风场数据，分析台风环境下的湍流强度提取台风环境下的湍流谱，对现有的抗台型风电机组设计环境参数进行修正，将修正后的环境参数输入风电机组
。
[0013]其中，选定特定场址内典型台风案例，获取台风过程中对应的中尺度再分析大气观测资料数据，包括：
[0014]选取特定场址内典型台风过程，选择大气再分析资料，为
WRF(Weather Research and Forecast Model)
模式提供积分运行的初始和侧边界条件；
[0015]将初始和侧边界条件作为中尺度再分析大气观测资料数据
。
[0016]其中，选取中尺度粗水平分辨率的模拟区域，进行中尺度粗分辨率的单层区域设置，基于中尺度再分析大气观测资料数据，生成中尺度粗水平分辨率模拟结果，包括：
[0017]选用
WRF
‑
ndown
进行降尺度分析，先进行
WPS
过程设置
namelist.wps
文件，选取中尺度粗水平分辨率的模拟区域，进行中尺度粗分辨率的单层区域设置；
[0018]选取适当积分时间，运行
geogrid.exe
提取地形数据生成
geo_em.d01.nc
文件，指定资料类型，链接初始和边界数据，使用
ungrib.exe
解压观测资料生成中间文件，运行
metgrid.exe
进行粗分辨率水平插值生成初始资料
met_em
文件；
[0019]在
run
文件下设置与
WPS
文件一致的
namelist.input
文件，选择积分时间
、
积分步长
、
参数化方案
、
模式垂直层，将
WPS
经过水平插值的文件链接至
run
文件，运行
real.exe
进行粗分辨率垂直插值
,
得到初始场
wrfinput_d01
和边界场
wrfdby_d01
；
[0020]运行
wrf.exe
进行积分运算，生成中尺度粗水平分辨率模拟结果
wrfout_d01
文件
。
[0021]其中，在选取的中尺度粗水平分辨率模拟区域中设置高精细水平分辨率的内层区域，对中尺度粗水平分辨率模拟结果进行降尺度，生成中尺度高精细水平分辨率模拟结果，包括：
[0022]进行双层嵌套的模式设置，获取驱动模式以内层细分辨率运行的模式初始场和边界条件，在
WPS
文件中设置双层区域嵌套，内层区域设置高分辨率，与外层水平分辨率的比值常设为奇数；
[0023]在
WPS
文件内指定资料类型，链接初始和边界数据，使用
ungrib.exe
解压观测资本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种抗台型风电机组设计环境参数修正方法，其特征在于，包括：选定特定场址内典型台风案例，获取台风过程中对应的中尺度再分析大气观测资料数据；选取中尺度粗水平分辨率的模拟区域，进行中尺度粗分辨率的单层区域设置，基于所述中尺度再分析大气观测资料数据，生成中尺度粗水平分辨率模拟结果；在选取的中尺度粗水平分辨率模拟区域中设置高精细水平分辨率的内层区域，对所述中尺度粗水平分辨率模拟结果进行降尺度，生成中尺度高精细水平分辨率模拟结果；利用所述中尺度高精细水平分辨率模拟结果，分析台风的环境参数特征，提取低层风场数据，分析台风环境下的湍流强度提取台风环境下的湍流谱，对现有的抗台型风电机组设计环境参数进行修正，将修正后的环境参数输入风电机组
。2.
根据权利要求1所述的抗台型风电机组设计环境参数修正方法，其特征在于，所述选定特定场址内典型台风案例，获取台风过程中对应的中尺度再分析大气观测资料数据，包括：选取特定场址内典型台风过程，选择大气再分析资料，为
WRF(Weather Research and Forecast Model)
模式提供积分运行的初始和侧边界条件；将所述初始和侧边界条件作为中尺度再分析大气观测资料数据
。3.
根据权利要求1所述的抗台型风电机组设计环境参数修正方法，其特征在于，所述选取中尺度粗水平分辨率的模拟区域，进行中尺度粗分辨率的单层区域设置，基于所述中尺度再分析大气观测资料数据，生成中尺度粗水平分辨率模拟结果，包括：选用
WRF
‑
ndown
进行降尺度分析，先进行
WPS
过程设置
namelist.wps
文件，选取中尺度粗水平分辨率的模拟区域，进行中尺度粗分辨率的单层区域设置；选取适当积分时间，运行
geogrid.exe
提取地形数据生成
geo_em.d01.nc
文件，指定资料类型，链接初始和边界数据，使用
ungrib.exe
解压观测资料生成中间文件，运行
metgrid.exe
进行粗分辨率水平插值生成初始资料
met_em
文件；在
run
文件下设置与
WPS
文件一致的
namelist.input
文件，选择积分时间
、
积分步长
、
参数化方案
、
模式垂直层，将
WPS
经过水平插值的文件链接至
run
文件，运行
real.exe
进行粗分辨率垂直插值
,
得到初始场
wrfinput_d01
和边界场
wrfdby_d01
；运行
wrf.exe
进行积分运算，生成中尺度粗水平分辨率模拟结果
wrfout_d01
文件
。4.
根据权利要求3所述的抗台型风电机组设计环境参数修正方法，其特征在于，所述在选取的中尺度粗水平分辨率模拟区域中设置高精细水平分辨率的内层区域，对所述中尺度粗水平分辨率模拟结果进行降尺度，生成中尺度高精细水平分辨率模拟结果，包括：进行双层嵌套的模式设置，获取驱动模式以内层细分辨率运行的模式初始场和边界条件，在
WPS
文件中设置双层区域嵌套，内层区域设置高分辨率，与外层水平分辨率的比值常设为奇数；在
WPS
文件内指定资料类型，链接初始和边界数据，使用
ungrib.exe
解压观测资料生成中间文...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飒，闫姝，逯智科，刘鑫，王绍民，魏守成，胡世铭，张俊伟，黄婷婷，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：